Upload
others
View
8
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
3/2014
S A N A C E , R E K O N S T R U K C E
A D I A G N O S T I K A
S P O L E Č N O S T I A S V A Z Y
P O D P O R U J Í C Í Č A S O P I S
SVAZ VÝROBCŮ CEMENTU ČR
K Cementárně 1261, 153 00 Praha 5
tel.: 257 811 797, fax: 257 811 798
e-mail: [email protected]
www.svcement.cz
SVAZ VÝROBCŮ BETONU ČR
Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4
tel.: 246 030 153
e-mail: [email protected]
www.svb.cz
SDRUŽENÍ PRO SANACE
BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ
Sirotkova 54a, 616 00 Brno
tel.: 541 421 188, fax: 541 421 180
mobil: 602 737 657
e-mail: [email protected]
www.sanace-ssbk.cz, www.ssbk.cz
ČESKÁ BETONÁŘSKÁ
SPOLEČNOST ČSSI
Samcova 1, 110 00 Praha 1
tel.: 222 316 173
fax: 222 311 261
e-mail: [email protected]
www.cbsbeton.eu
C O N A J D E T E V T O M T O Č Í S L E
/38DIAGNOSTIKA TRHLIN
V BETONOVÝCH
A ŽELEZOBETONOVÝCH
KONSTRUKCÍCH
/30REKONSTRUKCE
CHLADICÍCH VĚŽÍ
V ELEKTRÁRNĚ
PRUNÉŘOV I I
/9STAVEBNĚ TECHNICKÝ
PRŮZKUM – JE TO
POTŘEBA?
12 / ARCHITEKTURA BEZ KOMPROMISŮ
– HISTORIE VELETRŽNÍHO PALÁCE
20/ ROTTERDAMSKÁ
GALERIE KUNSTHAL
PO REKONSTRUKCI
34/ DIAGNOSTIKA PORÚCH CESTNÝCH
BETÓNOVÝCH TUNELOV
25/ 14|15 BAŤŮV INSTITUT VE ZLÍNĚ
– KONVERZE BUDOV 14 A 15
13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
ROČNÍK: čtrnáctý
ČÍSLO: 3/2014 (vyšlo dne 16. 6. 2014)
VYCHÁZÍ DVOUMĚSÍČNĚ
VYDÁVÁ BETON TKS, S. R. O., PRO:
Svaz výrobců cementu ČR
Svaz výrobců betonu ČR
Českou betonářskou společnost ČSSI
Sdružení pro sanace betonových konstrukcí
VYDAVATELSTVÍ ŘÍDÍ: Ing. Michal Števula, Ph.D.
ŠÉFREDAKTORKA: Ing. Jana Margoldová, CSc.
PRODUKCE: Ing. Lucie Šimečková
REDAKČNÍ RADA:
prof. Ing. Vladimír Benko, PhD., doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., Ing. Jan Gemrich, prof. Ing. Petr Hájek, CSc. (před seda), prof. Ing. Leonard Hobst, CSc. (místo předseda), Ing. Jan Hrozek, Ing. Jan Hutečka, Ing. arch. Jitka Jadrníčková, Ing. Zdeněk Jeřábek, CSc., Ing. Milan Kalný, doc. Ing. Jiří Kolísko, Ph.D., doc. Ing. arch. Patrik Kotas, Ing. Milada Mazurová, doc. Ing. Martin Moravčík, Ph.D., Ing. Hana Némethová, Ing. Milena Paříková, Petr Škoda, Ing. arch. Jiří Šrámek, Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA, prof. Ing. RNDr. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Michal Števula, Ph.D., Ing. Vladimír Veselý, prof. Ing. Jan L. Vítek, CSc.
GRAFICKÝ NÁVRH: 3P, spol. s r. o.Staropramenná 21, 150 00 Praha 5
SAZBA: 3P, spol. s r. o.Staropramenná 21, 150 00 Praha 5
ILUSTRACE NA TÉTO STRANĚ: Mgr. A. Marcel Turic
TISK: Libertas, a. s.Drtinova 10, 150 00 Praha 5
VYDAVATELSTVÍ A REDAKCE:
Beton TKS, s. r. o.
Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4
www.betontks.cz
Redakce a inzerce: 604 237 681
e-mail: [email protected]
Předplatné (i starší výtisky): 602 839 429
e-mail: [email protected]
ROČNÍ PŘEDPLATNÉ:
základní: 720 Kč bez DPH, 828 Kč s DPH
snížené – pro studenty a nově i seniory nad 70 let: 270,- Kč bez DPH, 311 Kč s DPH
pro slovenské předplatitele: 28 EUR bez DPH, 32,20 EUR s DPH(všechny ceny jsou včetně balného a distribuce)
Vydávání povoleno Ministerstvem
kultury ČR pod číslem MK ČR E-11157
ISSN 1213-3116
Podávání novinových zásilek povoleno
Českou poštou, s. p., OZ Střední Čechy, Praha 1, čj. 704/2000 ze dne 23. 11. 2000
Za původnost příspěvků odpovídají autoři.Označené příspěvky byly lektorovány.
FOTO NA TITULNÍ STRANĚ:
Veletržní palác, strop vstupní pasáže, foto: Tomáš Tamchyna
BETON TKS je přímým nástupcem časopisů
Beton a zdivo a Sanace.
O B S A H ❚ C O N T E N T
P
R
pD
O B S A H ❚ C
R
Č
V
V
S
S
Č
S
VIn
ŠIn
C O N T E N T
ÚVODNÍKJiří Dohnálek / 2
TÉMA
HODNOTENIE A DIAGNOSTIKA
BETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ
Juraj Bilčík, Vladimír Priechodský / 3
STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM
– JE TO POTŘEBA?
Zdeněk Vávra / 9
SANACE A REKONSTRUKCE
ARCHITEKTURA BEZ KOMPROMISŮ
– HISTORIE VELETRŽNÍHO PALÁCE
Radomíra Sedláková, Václav Kučera / 12
ROTTERDAMSKÁ GALERIE KUNSTHAL
PO REKONSTRUKCI
Jitka Prokopičová / 20
14|15 BAŤŮV INSTITUT VE ZLÍNĚ
– KONVERZE BUDOV 14 A 15
Juraj Sonlajtner, Jakub Obůrka, Radim Hejný / 25
REKONSTRUKCE CHLADICÍCH VĚŽÍ
V ELEKTRÁRNĚ PRUNÉŘOV II
Jan Soukup / 30
MATERIÁLY A TECHNOLOGIE
DIAGNOSTIKA PORÚCH CESTNÝCH
BETÓNOVÝCH TUNELOV
Ján Kucharík / 34
DIAGNOSTIKA TRHLIN V BETONOVÝCH
A ŽELEZOBETONOVÝCH KONSTRUKCÍCH
Jiří Dohnálek / 38
VÝVOJ METODY PRO NEDESTRUKTIVNÍ
STANOVENÍ TLOUŠŤKY VNITŘNÍ STĚNY
TUNELU
Jaroslav Mikula, Leonard Hobst / 44
VĚDA A VÝZKUM
SLEDOVÁNÍ KVALITY BETONŮ PŘI
EXTRÉMNÍM ZATÍŽENÍ
Petr Štěpánek, Lubomír Vítek, Jaroslav Školař, Stanislav Šťastník, Petr Cikrle, Martin Zlámal, Petr Žítt / 48
SLEDOVÁNÍ ANOMÁLNÍHO ROZMÍSTĚNÍ
DRÁTKŮ V KALIBRAČNÍCH VZORCÍCH
DRÁTKOBETONU POČÍTAČOVOU
TOMOGRAFIÍ
Leonard Hobst, Petr Bílek, Ondřej Anton, Tomáš Zikmund / 54
OŠETROVANIE ČERSTVÉHO BETÓNU
– 12. FOTOGRA METRICKÉ OVERENIE
PÔSOBENIA PARAFÍNOVEJ MEMBRÁNY
Peter Briatka, Peter Makýš / 58
AUTOGENNÍ SMRŠŤOVÁNÍ A JEHO MĚŘENÍ
OD OKAMŽIKU ULOŽENÍ BETONU
Miroslav Kratochvíl, Ivailo Terzijski, Jaroslav Kadlec, Lukáš Zvolánek / 64
NORMY • JAKOST • CERTIFIKACE
ZÁSADY ZOSILŇOVANIA BETÓNOVÝCH
KONŠTRUKCIÍ LEPENOU CFRP VÝSTUŽOU
Juraj Bilčík, Katarína Gajdošová / 68
STATICKÝ MODUL PRUŽNOSTI BETONU
V TLAKU DLE ČSN ISO 6784
A ČSN EN 12390-13
Dalibor Kocáb, Petr Misák, Petr Cikrle, Tereza Komárková, Bronislava Moravcová / 74
AKTUALITY
MAURITSHUIS V HAAGU OPĚT OTEVŘEN
– REKONSTRUOVANÝ A ROZŠÍŘENÝ / 24
SYMPOZIUM SANACE 2014 / 52
CONCRETE (recenze) / 53
TECHNOLOGIE BETONU 2014 / 53
REŠERŠE
ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ / 57, 63
ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST
– ČBS ČSSI V ROCE 2014 / 61
VZPOMÍNKA NA ING. JAROSLAVA VÁCHU / 73
CONCRETE REPAIR TO EN 1504 (recenze) / 73
FAILURES IN CONCRETE STRUCTURES
(recenze) / 79
SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA / 80
FIREMNÍ PREZENTACE12TH ISCR / 8
Betonconsult / 67
Betosan / 71
Dlubal Software / 75
ČBS ČSSI / 4. strana obálky
DIAGNOSTIKA – OBOR MEZI TECHNIKOU, PRÁVY
A PSYCHOLOGIÍ (PSYCHIATRIÍ)
2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
Ú V O D N Í K ❚ E D I T O R I A L
Podle české Wikipedie slovo dia-gnóza znamená soustavné určo-vání a klasifikaci nějakého obvykle nežádoucího stavu, zejména ne-moci, případně i poruchy či po-škození. Metodami a prostředky diagnózy se zabývá diagnostika. Jak již naznačuje uvedená defini-ce, je nejčastěji spojována s me-dicínskými obory, ale setkáváme se s ní stále častěji v oborech dal-ších, zejména technických. Běž-ně se používá v automobilovém
opravárenství. Diagnostické laboratoře vystupují v detektivních a scifi filmech a vytvářejí v publiku představu, že vhodně zvole-nou diagnostickou metodou lze stanovit prakticky cokoliv.
Technické prostředky stavební diagnostiky jsou v tomto smě-ru výrazně skromnější a podstatně závisí na ceně jednotlivých zkušebních postupů. Návrh stavební diagnostiky je tak větši-nou spíše soubojem mezi očekáváním objednatele, který po-kud možno z jedné zkoušky požaduje stanovení všech potřeb-ných údajů, a samotným diagnostikem, který si je vědom, že četnost zkoušek je podstatným parametrem, určujícím prů-kaznost a použitelnost výsledků. Technická stránka diagnosti-ky je však tou nejjednodušší a nejsnadnější činností s ohledem na poměry, které v současném stavebnictví panují.
Proto se neubráním potřebě jednoduché diagnózy samot-ného stavebnictví. Pro ně je typická synergie řady procesů, z nichž alespoň tři si dovolím pojmenovat. Prvním dominant-ním aspektem je přebytek nabídky stavebních kapacit nad po-ptávkou, což vyvolává neúměrný a často absurdní tlak na ce-nu. Z toho vyplývají často nekorektní technická řešení, o nichž dopředu účastníci tuší, že nebudou zcela vyhovující. „Zlevňo-vání“ projektů i výběr nejlevnějších podzhotovitelů vytváří situa-ci, kdy výsledné řešení lze diplomaticky charakterizovat pouze jako značně kompromisní.
V kontextu s tímto procesem zároveň probíhá neustálý masiv-ní nárůst norem a technických podmínek všeho druhu. Snaha formálně zpřísňovat kvalitová kritéria je však často velmi kon-traproduktivní. V množství norem a technických podmínek se běžně neorientují ani samotní autoři či specialisté v daném obo-ru a běžný projektant či zhotovitel, jehož hlavní náplní je reálná produkce, tak velmi často nestíhá absorbovat neustálý přísun nových a nových „požadavků“. Ty jsou navíc často ve vzájem-ném rozporu vzhledem k tomu, že technické normalizační ko-mise CENu navzájem nijak své výstupy nekoordinují.
V kontextu s tímto procesem je současně snaha snižovat per-sonální náklady, takže fluktuace pracovníků a zeštíhlování sta-vebních firem jsou průvodním jevem. Řada učebních oborů za-nikla či zaniká a při provádění stavebních objektů se tak stá-le častěji naráží na zcela nekompetentní osoby. Současně ale i odborně erudovaným osobám chybí čas na nezbytné sebe-vzdělávání a studium stovek či tisíců stran nových norem.
Z reklamování vad všeho druhu se tak stává vědecká disci-plína, na které se úspěšně podílejí jak investoři, tak i pracovníci reklamačních oddělení firem.
Diagnostika v této často velmi nepřehledné situaci má te-dy rozměr nikoliv pouze technický, ale současně i právní, vel-mi často psychologický či psychiatrický. Nedílnou součástí dia-gnostiky proto musí být i diagnostika motivace jednotlivých účastníků stavebního procesu, ale i jejich psychického profilu
a odborné způsobilosti. Velmi často se to projevuje při hodno-cení takových skutečností, které souvisí se vzhledem konstruk-cí a nejsou kvantitativně měřitelné, ani jednoznačně normami definované. Pokud mají účastníci stavebního procesu na vznik-lý problém dopředu jednoznačný názor, daný často především jejich finanční motivací, nemá smysl shromažďovat jakákoliv data a informace, protože jednou ze stran jsou vždy odmítnuta.
Naopak vždy povzbudivým zjištěním je, když účastníci jsou kompetentní a své cíle sledují korektními prostředky. Pak má smysl provádět diagnostiku, která může přinést zúčastněným informace či objasnit vzniklé vady či jejich příčiny.
Diagnostika je tedy stejně jako ostatní technické obory vždy mezioborovou disciplínou a výjimečná je pouze tím, že může být pro stavebnictví cenným zdrojem zpětné vazby, tedy po-učením o tom, která technická řešení a s jakou pravděpodob-ností fungují či nefungují.
Přitom samotná diagnostika je komplexním oborem, který vy-žaduje kromě přiměřené teoretické průpravy i dlouhodobé zku-šenosti, přesnou znalost používaných metod, jejich možnos-tí i schopnost uživatele výsledky následně interpretovat a dá-vat je do kontextu s dalšími skutečnostmi. Nikoliv nevýznam-ným aspektem je pak objektivita prováděných zkoušek, resp. jejich výstupů.
Stavební zkušebnictví a stavební diagnostika až na napros-té výjimky nesplňují elementární požadavky na objektivitu testů. Pokusy (testy) dvakrát naslepo či třikrát naslepo nejsou ve sta-vebním zkušebnictví obvykle možné. Ten, kdo provádí zkouš-ku, obvykle tuší, co je dobrým či špatným výsledkem, často i se všemi konsekvencemi pro zúčastněné strany. Představa, že zkušebník nezná objednatele zkoušek ani jeho vztah k ob-jektu zkoušek, je obtížně realizovatelná.
V lékařských testovacích programech proto jsou za objektiv-ní považovány pouze ty pokusy a studie, kde ani účastníci ex-perimentů ani jejich aktéři z řad lékařů nevědí, komu je podá-vána účinná látka (lék) a tzv. placebo. Nejnovější zkušenost však vnášejí pochybnosti i nad vědeckou platností téměř všech dvojnásobně slepých testů s nahodilým rozmístěním účastníků do skupin. Ukazuje se, že řada z nich funguje pouze proto, že to lidé očekávají, nikoliv proto, že by tyto léky vyvolaly v lidském těle jakýkoliv „reálný“ chemický účinek.
V jednom takovémto experimentu se jednalo o vystavení dol-ních končetin testovaných osob vysokým teplotám, a to až do bodu bolesti s následnou nitrožilní aplikací léku proti bolesti. Poté byla intenzita bolesti vyhodnocena. O aplikaci léku testo-vané osoby věděly a úroveň bolesti byla podle očekávání znač-ně nižší. Jenže když bylo následně testovaným lidem řečeno, že byl přísun léku zastaven, bolest se vrátila zpátky na původ-ní úroveň, kdy žádné léky nedostávaly, a to i přesto, že jim byly stejné léky stále nitrožilně podávány.
Jinak řečeno je to právě mysl pacienta, která rozhodu-je o účinnosti léku proti bolesti, nikoliv chemický účinek léku sám o sobě. Jeden z odborníků, který komentoval tyto výsled-ky, konstatoval, že to zcela jasně ukazuje na nespolehlivost lé-kařských testů, které neberou v úvahu očekávání testovaných osob.
I z tohoto zorného úhlu je tedy třeba stavební diagnostiku po-suzovat a přát jí, aby se oprostila od všech vnějších vlivů a sta-la se co možná nejobjektivnějším zdrojem informací pro projek-tanty a zhotovitele.
doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc.
Betonconsult, s. r. o.
33 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
T É M A ❚ T O P I C
Juraj Bilčík, Vladimír Priechodský
Napriek intenzívnemu výskumu a vývoju v oblasti technológií, uspokojivá
diagnóza aktuálneho stavu konštrukcie alebo prijateľná predpoveď jej život-
nosti stále nie sú samozrejmosťou. Na stanovenie aktuálneho stavu existu-
júcich stavieb sa používajú deštruktívne, polodeštruktívne a nedeštruktívne
skúšobné metódy. V príspevku sa uvádzajú vybrané metódy skúšania
betónu na stanovenie vlastností betónu a stavu konštrukcie. ❚ Despite
of intensive research and development on technologies, a satisfactory
diagnosis of the real degree of health or an accurate prediction of service
life is still not obvious. In order to properly assess the present degree of
health destructive, semi-destructive and non-destructive testing methods
are being used. The paper introduces selected test methods for the
determination of concrete properties and state of the structure.
Väčšina stavieb postavených v období povojnovej industriali-
zácie Slovenska alebo hromadnej panelovej výstavby v Čes-
koslovensku sa dostala do veku, keď dosahujú alebo prekra-
čujú návrhovů životnosť (obr. 1).
Táto skutočnosť, spolu so zanedbaním údržby, najprv
v dôsledku nedostatku stavebných kapacít, neskoršie financií
na opravy a rekonštrukcie, sa výrazne prejavuje na ich tech-
nickom stave. Navyše v nevyhovujúcom stave sa nachád-
zajú aj stavby, ktoré vznikli podstatne neskôr, dokonca aj tie,
ktoré boli postavené v posledných rokoch... Uvedené stavby
evidentne vyžadujú opravu, resp. rekonštrukciu. Úspeš nosť
týchto zásahov je podmienená aj zhodnotením aktuálneho
stavu nosnej konštrukcie. Stanovenie zásad hodnotenia exis-
tujúcich konštrukcií je nevyhnutné, pretože vychádza z odliš-
nej koncepcie, ako je navrhovanie nových konštrukcií a vyža-
duje znalosti prekračujúce rozsah návrhových noriem. Proble-
matikou hodnotenia existujúcich konštrukcií sa zaoberá ČSN
(STN) ISO 13822 [1], ktorá v celom rozsahu nahradila zrušenú
ČSN (STN) 73 0038 [2]. Táto norma poskytuje všeobecné po-
žiadavky a postupy hodnotenia existujúcich konštrukcií, ktoré
vychádzajú zo zásad spoľahlivosti konštrukcií a následkov ich
porúch [3].
CIELE A POSTUP HODNOTENIA EXISTUJÚCICH
KONŠTRUKCI Í
Ciele hodnotenia existujúcej konštrukcie sa stanovia na zá-
klade konzultácií medzi objednávateľom a zhotoviteľom. Naj-
častejšie sa jedná o tieto ciele:
• overenie uskutočniteľnosti prestavby alebo možnosti predĺ-
ženia životnosti stavby,
• overenie spoľahlivosti na priame a nepriame zaťaženia
(napr. na seizmické účinky, mimoriadne zaťaženia) požado-
vané štátnym orgánom, poisťovňou, vlastníkom atď.,
• zistenie stupňa a rozsahu porušenia konštrukcie v dôsledku
pôsobenia časove závislého zaťaženia (napr. korózia, úna-
va) alebo mimoriadneho zaťaženia.
Vzhľadom na rôznorodosť cieľov hodnotenia, konštrukčných
systémov, technológií a materiálov neexistuje podrobný ná-
vod na hodnotenie existujúcich stavieb. Všeobecný vývojový
diagram postupu hodnotenia existujúcich konštrukcií je zob-
razený na obr. 2. Hodnotenie sa začína štúdiom dokumentá-
cie a prehliadkou stavby. V prípade, že sú nejasnosti o účin-
koch zaťaženia, vlastnostiach konštrukcie alebo materiálov,
nasleduje podrobné hodnotenie. Inžiniersky úsudok, praktic-
ké skúsenosti a konzultácie s vlastníkom o obsahu a rozsa-
hu výstupov sú predpokladom pre dosiahnutie cieľov hod-
notenia.
Navrhovanie betónových stavieb sa sústreďuje predovšet-
kým na účinky priameho zaťaženia na bezpečnosť a použí-
vateľnosť konštrukcií. V posledných rokoch sa zohľadňujú aj
účinky nepriameho, mimoriadneho a environmentálneho za-
ťaženia. Dlhodobý účinok environmentálneho zaťaženia (fy-
zikálne, chemické a biologické účinky prostredia) spôsobu-
je degradáciu betónu a výstuže. Hodnotenie z hľadiska med-
zných stavov trvanlivosti podľa ISO 13823 [4] vyžaduje reali-
stické a dostatočne presne definované environmentálne za-
ťaženia, materiálové vlastnosti a degradačné modely. Takýto
komplexný prístup k hodnoteniu konštrukcií je vhodný na vý-
znamné stavby infraštruktúry a stavby s veľkým ohrozením ži-
vota alebo životného prostredia (trieda spoľahlivosti RC3). Pri
statickej analýze (overenie odolnosti) sa použije aktuálny stav
konštrukcie a vlastností nosných materiálov. Za týmto účelom
sa robí v požadovanom rozsahu diagnostika.
DIAGNOSTIKA VLASTNOSTÍ MATERIÁLOV A STAVU
KONŠTRUKCIE
Diagnostika je súbor činností robených za účelom spresne-
nia a rozšírenia informácií získaných z dokumentácie a preh-
liadky stavby. Slúži na overenie vlastností materiálov, identifi-
kovanie, klasifikovanie a kvantifikovanie chýb a porúch. Dôle-
žité je nielen komplexné zmapovanie porúch, ale aj predpo-
veď ich vývoja v čase [5]. Diagnostické metódy používané
na prieskum betónových konštrukcií možno rozdeliť do tých-
to hlavných skupín:
• vizuálne metódy,
• skúšobné metódy na stanovenie fyzikálnych vlastností be-
tónu a ocele,
• skúšobné metódy na určenie stupňa korózneho naruše-
nia betónu a ocele,
• skúšobné metódy na identifikáciu výstuže (polohy, prieme-
ru a krytia),
• skúšky integrity konštrukcie – zaťažovacie skúšky kon-
štrukcie, resp. metódy registrujúce okamžitú alebo dlho-
dobú odozvu konštrukcie na vyvodené statické alebo dy-
namické zaťaženie.
V ďalšom texte sa uvádzajú stručné informácie o vybra-
ných skúšobných metódach. Komplexnejšie údaje o skú-
šobných metódach na diagnostikovanie betónových kon-
štrukcií je možné získať z literatúry [6], [7], [8].
Vizuálna prehliadka
Základnou a najdôležitejšou časťou diagnostiky je vizuál-
na prehliadka posudzovanej stavby, ktorá umožňuje kontro-
lu geo metrického tvaru a rozmerov nosných prvkov, ziste-
nie a lokalizovanie porúch, ktoré vznikajú alebo sa prejavujú
na povrchu konštrukcie. Kvalita vizuálnej prehliadky je vý-
znamne ovplyvnená prístupom ku konštrukcii a skúsenosťa-
mi pracovníka. Vizuálna prehliadka je neodmysliteľnou úvod-
nou časťou každého prieskumu, málo sa však využíva ako
HODNOTENIE A DIAGNOSTIKA BETÓNOVÝCH
KONŠTRUKCIÍ ❚ ASSESSMENT AND DIAGNOSTICS
OF CONCRETE STRUCTURES
4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
T É M A ❚ T O P I C
samostatná prevencia, ktorá môže bez
väčších nákladov včas odhaliť poruchy
v tom najranejšom štádiu.
Rozdelenie skúšobných metód
Na diagnostiku vlastností a stavu mate-
riálov sa používajú priame (deštruktívne)
alebo nepriame (polodeštruktívne a ne-
deštruktívne) skúšobné metódy. Aby sa
dal správne vyhodnotiť aktuálny stav
konštrukcie, vlastnosti alebo degradácia
nosných materiálov, treba poznať mož-
nosti jednotlivých skúšobných metód.
Polodeštruktívne metódy sú vhod-
né na stanovenie hĺbky prenikania agre-
sívnych látok do betónu, napr. použitím
malých jadrových vývrtov alebo vŕta-
nia, ktoré výraznejšie neporušuje nos-
nú konštrukciu.
Nedeštruktívne metódy sa osved-
čujú napr. na zisťovanie údajov o kon-
štrukcií (polohy výstuže alebo hrúbky
betónovej krycej vrstvy, prípadne zis-
ťovanie dutín v betóne apod.) [9]. Ne-
deštruktívne metódy umožňujú stano-
venie hľadanej vlastnosti bez poškode-
nia stavebného materiálu alebo nosné-
ho prvku. Ich prednosťou je, že umož-
ňujú opakované merania na rovnakom
mieste, a tým registráciu zmien v ča-
se a štatistické vyhodnotenie. Zásadný
nedostatok nedeštruktívnych metód je,
že sa meria pomocná charakteristika,
ktorá je s požadovanou charakteristi-
kou v určitej závislosti. Preto je presnosť
nedeštruktívnych skúšok obmedzená.
Na druhej strane treba objektívne kon-
štatovať, že v posledných rokoch bo-
li najväčšie pokroky dosiahnuté práve
v oblasti nedeštruktívnych metód. Roz-
sah príspevku neumožňuje podrobnej-
šie informovať o týchto metódach skú-
šania. Stav poznania a očakávaný vývoj
v oblasti nedeštruktívnych metód skú-
šania poskytuje napríklad literatúra [10],
[11] (nebo čl. str. 44, pozn. redakce).
K uplatneniu deštruktívnych metód
dochádza vtedy, ak použitie nepria-
mych metód nevedie k požadované-
mu cieľu, alebo sa žiada presnejšie sta-
novenie vyšetrovaných charakteristík.
Často je účelná kombinácia deštruk-
tívnych a nedeštruktívnych metód. Po-
mocou deštruktívnej metódy sa mô-
vyhovujúca spo ahlivos
opatrenia
opravamodernizácia
monitorovaniezmena v pou
prevádzkové konobnova
demolácia
periodické prehliadky
áno
nie
podrobné vyh podrobná prehliadka a skú stanovenie za stanovenie vlastností kon statická anal overenie spo
ia prehliadka ?
posudok a rozhodnutie
áno
nie
správa o v sledkoch hodnotenia
po iadavky/potreby
pecifikácia cie
scenáre pôsobenia kon
predbe
túdium dokumentácie a in predbe predbe rozhodnutie o predbe odporú
podrobné hodnotenie ?
adanie a preskúmanie dokumentácie ky materiálov
ení trukcie
za konahlivosti
údr
nie
áno
š ov hodnotenia
trukcie
né hodnotenie
ch podkladov ná prehliadka né overenie
ch opatreniach anie na podrobné hodnotenie
š
š ý
ný
š
šý trukcie
a
š
š
?
ba ý
al
ívaní
truk
š né
Obr. 1 Prvá panelová budova
v Československu stojí v Bratislave (1956) ❚
Fig. 1 The first large panel system building in
Czechoslovakia was built in Bratislava (1956)
Obr. 2 Vývojový diagram postupu
hodnotenia existujúcich konštrukcií [1]
❚ Fig. 2 Flowchart of the assessment
process of existing structures [1]
2
1
53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
T É M A ❚ T O P I C
žu spresniť všeobecné kalibračné vzťa-
hy nedeštruktívnych metód. Odobera-
nie vzoriek a skúšobné metódy nesmú
výraznejšie znížiť spoľahlivosť konštruk-
cie a musia byť v súlade s príslušnými
normovými (technickými) dokumentmi.
Oprava pri odbere vzoriek porušených
prvkov sa urobí okamžite po odbere.
Prehľad o skúšobných metódach
na vyšetrovanie betónu, betonárskej
a predpínacej výstuže v betónových
konštrukciách poskytujú tab. 1, 2 a 3.
Stanovenie pevnosti betónu
Stanovením pevnosti betónu na hoto-
vej konštrukcii (monolit alebo prefabri-
kát) sa zaoberá ČSN (STN) EN 13791
[13]. Táto norma uvádza spôsoby zisťo-
vania pevnosti betónu a jeho zatriede-
nie do pevnostnej triedy v zmysle ČSN
(STN) EN 206-1 [14]. Norma vychádza
z predpokladu, že výsledky skúšok pev-
nosti betónu na odobratých vzorkách
(vývrtoch) sú objektívne (referenčné).
Nepriame skúšky, realizované pomocou
tvrdomeru, ultrazvuku alebo vytrháva-
nia oceľových tŕňov, poskytujú alternatí-
vy k skúškam na vzorkách, alebo môžu
slúžiť na doplnenie údajov z limitované-
ho počtu jadrových vývrtov.
Skúšaním betónu v konštrukciách
sa zaoberá aj súbor EN noriem rady
12504, ktoré v štyroch častiach rozo-
berajú metodiku:
• skúšok pevnosti betónu v tlaku na vý-
vrtoch [15],
• rovnorodosti betónu skúškou tvrdosti
odrazovými tvrdomermi [16],
• pevnosti povrchových vrstiev odtrho-
vou skúškou [17],
• rovnorodosti betónu na základe me-
rania rýchlosti ultrazvukového impul-
zu [18].
Pri pridávaní nových materiálov na po-
vrch existujúcich konštrukcií (reprofilač-
né malty, nátery, lamely, tkaniny apod.)
treba kontrolovať aj kvalitu betónové-
ho podkladu, resp. prídržnosť prida-
ných materiálov k betónovému povr-
chu. Pevnosť v ťahu povrchových vrs-
tiev betónu, resp. prídržnosť pridaných
materiálov k podkladu sa stanovuje
odtrhovou skúškou podľa ČSN (STN)
EN 1542 [19].
Stanovenie dynamického modulu
pružnosti betónu
Modul pružnosti patrí k základným cha-
rakteristikám betónu. Výrazne ovplyvňu-
je deformačné vlastnosti betónu a te-
da aj deformácie betónových konštruk-
cií. Okrem statického modulu pružnosti,
ktorý sa určuje na základe skúškami zis-
Tab. 1 Prehľad skúšobných metód na vyšetrovanie betónu v betónových konštrukciách [6] ❚
Tab. 1 Overview of test methods for investigation of concrete in concrete structures [6]
Sledovaná hodnota
Spôsob vyšetrovania
Nedeštruktívny Polodeštruktívny alebo deštruktívny
Skúšobná metóda Skúšobná metóda Zásah do konštrukcie
PevnosťTvrdomerná
Ultrazvuk
Pevnosť v tlaku
Pevnosť v ťahu
Pevnosť v priečnom ťahu
Pevnosť v ťahu za ohybu
Jadrový vývrt
Vylamovacia
Vyťahovacia
Odtrhovacia
Poškodenie povrchu
Modul pružnosti (MP)Ultrazvuk
(dynamický MP)
Skúška v tlaku
(statický MP)Jadrový vývrt
Štruktúra:
chybné miesta
pórovitosť
hutnosť
nasiakavosť
plynopriepustnosť
rozptýlenie vlákien
Vizuálna obhliadka
Mobilný mikroskop
Akustická emisia
Poklep (akustické trasovanie)
Ultrazvuk
Skúška plynopriepustnosti
Magnetická indukcia (oceľové
vlákna)
Kapilárna nasiakavosť
Hutnosť
Výbrus (mikroskop)
Posúdenie výlomkov
Skúška vodonepriepustnosti
Skúška plynopriepustnosti
Jadrový vývrt
Vŕtanie
Dutiny
Ultrazvuk
Akustická emisia
Termografia
Akustické trasovanie
Vymeranie Odstránenie betónu
Vlhkosť
Meranie odporu
Meranie vodivosti
Mikrovlny
Dielektrická konštanta
Infračervená termografia
Gravimetria
Rozptyl neutrónov
Jadrový vývrt
Odber zlomkov
Navŕtanie
Trhliny:
poloha
šírka
zmeny šírky
hĺbka
Obhliadka
Trhlinový mikroskop
Ultrazvuk
Akustická emisia
Sadrová značka
Deformeter
Zaznamenanie rozvoja trhlínJadrový vývrt
Odstránenie betónu
Karbonatácia ---Nástrek indikátora
Stanovenie pH roztoku
Jadrový vývrt
Odber výlomkov
Odber prachu z vŕtania
Obsah chloridov ---
Chemická analýza
Flourescenčná rtg. analýza
Nástrek indikátora
Jadrový vývrt
Odber výlomkov
Odber prachu z vŕtania
Teplota Teplomer vo vyvŕtanej diere Termočlánok
Chemické a fázové zloženie ---
Chemická analýza
RTG difrakčná analýza
Komplexná termická analýza
Odber vzorky
Tab. 2 Prehľad skúšobných metód na vyšetrovanie betonárskej výstuže v konštrukciách [6] ❚
Tab. 2 Overview of test methods for investigation of reinforcement in concrete structures [6]
Sledovaná hodnota
Spôsob vyšetrovania
Nedeštruktívny Polodeštruktívny alebo deštruktívny
Skúšobná metóda Skúšobná metóda Zásah do konštrukcie
Mechanické charakteristiky:
pevnosť v ťahu
ťažnosť
lámavosť
únavová pevnosť
zloženie
---
Ťahová skúška
Skúška ohybom
Únavová skúška
Chemická analýza
Odber vzorky
Vodíková krehkosť ---Chemická analýza
Ťahová skúškaOdber vzorky
TrhlinyUltrazvuk
Akustická emisia
Ťahová skúška
Výbrus (mikroskop)Odber vzorky
KoróziaElektródový potenciál
Akustická emisia
Endoskop
Vizuálna obhliadka
Navŕtanie
Obnaženie výstuže
Poloha
Priemer
Krytie
Stav
Elektromagnetická skúška
Akustická emisia
Termografia
Radiografia
Röntgenografia
Priame meranieNavŕtanie
Obnaženie výstuže
Súdržnosť výstuže vysoko
nad debnenímPoklep (akustické trasovanie) Odmeranie
Jadrový vývrt
Obnaženie výstuže
Navŕtanie
6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
T É M A ❚ T O P I C
tených napätí a pretvorení vzorky [20] (viz čl. str. 74, pozn. re-
dakce), sa používa aj dynamický modul pružnosti. Ten sa sta-
novuje najčastejšie rezonančnými a ultrazvukovými metódami.
Dynamický modul pružnosti zodpovedá približne začiatoč-
nému dotyčnicovému modulu pružnosti pri statickom stano-
vení, a je teda vyšší ako sečnicový modul pružnosti (približne
o 10 až 40 %), ktorý sa určuje pri skúšaní vzoriek pod tlako-
vým napätím. V odbornej literatúre možno nájsť viaceré em-
pirické vzťahy medzi obomi modulmi pružnosti [21]. Tie však
nie sú univerzálne, platia iba pre posudzovaný betón. Pred-
nosťou dynamického modulu pružnosti je rýchlosť a jednodu-
chosť stanovenia. Nevýhodou je nižšia presnosť a spoľahli-
vosť nameraných hodnôt.
Meranie vlhkosti betónu
Vlhkosť zohráva významnú úlohu pri fyzikálnych, chemic-
kých, elektrochemických a biologických mechanizmoch po-
rušovania betónu, korózii výstuže a možnosti aplikácie sanač-
ných materiálov. Vlhkosť betónu môže byť meraná na zákla-
de rôznych fyzikálnych princípov. Najpresnejšie je gravimetric-
ké stanovenie vlhkosti betónu, pri ktorom sa polodeštruktívne
odoberú vzorky povrchových vrstiev, nepriepustne uzavreté
sa transportujú do laboratória, kde sa vzorky zvážia s pres-
nosťou na 0,01 g. Následne sa vysušia pri teplote +105 °C
do ustálenej hmotnosti. Zo zistených rozdielov hmotností sa
vypočíta vlhkosť betónu. Metódu možno modifikovať tak, že
odobrané vzorky sa pomocou digitálnych váh zvážia pria-
mo v teréne. Princíp gravimetrickej metódy je opísaný v ČSN
(STN) 73 1316 [22]. Pre rýchle a orientačné meranie vlhkos-
ti je možné použiť aj prístroje merajúce vlhkosť betónu priamo
na konštrukcii. Patrí sem napr. prístroj, ktorý pracuje na prin-
cípe nedeštruktívneho merania impedancie. Pri meraní sú
do betónu vysielané nízkofrekvenčné signály, pričom sa me-
rajú zmeny impedancie vyvolané vlhkosťou betónu. Prístroj
je kalibrovaný pre vlhkosť betónu v rozpätí od 0 do 6 % [23].
Vyšetrovanie trhlín
Rozvoj trhlín sa môže sledovať prostým okom, lupou, mikro-
skopom alebo videotechnikou. Zvlhčenie povrchu betónu vo-
dou a jeho sušenie uľahčujú sledovanie trhlín v betóne. Okrem
opisu rozvoja, resp. obrazu trhlín a dĺžky trhlín, je dôležité za-
znamenať aj ich šírku a hĺbku.
Šírka trhlín na konštrukcii sa zisťuje príložným šírkomerom
alebo mikroskopom. Zmenu šírky trhlín je možné regis-
trovať napr. pomocou príložného deformetra s presnos-
ťou 0,001 mm. Pre meranie krátkodobých zmien šírok trhlín
možno použiť indukčný snímač dĺžok.
Na zistenie hĺbky trhliny je vhodný ultrazvuk alebo jadrové
vývrty priemeru 50 mm. Trhlina v oblasti vývrtu sa vopred
zainjektuje epoxidovou živicou, aby pri vŕtaní a odoberaní
vývrtu nedošlo k zmene šírky a hĺbky trhliny.
Ďalšie dôležité údaje pre analýzu príčin vzniku a sanáciu
trhlín môžu byť: čas vzniku trhliny a informácia, či je trhli-
na suchá alebo vlhká, resp. aktívna alebo pasívna [24]. (po-
drobně v článku na str. 38, pozn. redakce)
Stanovenie hĺbky karbonatácie betónu a podmienok
pre koróziu výstuže
Karbonatácia betónu je spojená s poklesom pH na hodnotu
menšiu ako 9, pri ktorej sa stráca stabilita pasivujúceho povla-
ku na výstuži a v prítomnosti vlhkosti sú vytvorené podmien-
ky pre jej koróziu. Postup karbonatácie betónu, resp. pokles
hodnoty pH sa môže stanoviť:
• potenciometricky meraním pH-metrom,
• acidobázickými indikátormi.
Na meranie pH-metrom je vhodné použiť jadrový vývrt
s prie merom 30 až 50 mm. Priečnym rezaním valca sa získajú
vzorky betónu s rozdielnou vzdialenosťou od povrchu. Po ho-
mogenizácii (drvenie a mletie) sa navážka zmieša s destilova-
nou vodou a suspenzia sa niekoľko hodín dôkladne mieša.
Po sedimentácii sa pH-metrom meria hodnota pH roztoku.
Operatívne sa hodnoty pH zisťujú acidobázickými indiká-
tormi, ktoré menia sfarbenie v závislosti od pH prostredia.
Najčastejšie sa používa roztok fenolftaleínu, ktorým sa pos-
trieka čerstvá lomová plocha [25]. Sfarbenie betónu umož-
ňuje zistiť oblasti betónu, ktoré majú vyššiu hodnotu pH
ako 9. Oblasť farebného prechodu z bezfarebnej na pur-
purovo červenú sa zmeria a zaznamená do 30 s od pos-
triekania.
Hrúbka betónovej krycej vrstvy sa môže zistiť elektromag-
netickými indikátormi výstuže. Ak sa porovná hĺbka karbo-
natácie s hrúbkou betónovej krycej vrstvy, je možné väč-
ším počtom meraní pomocou metód matematickej štatisti-
ky predpovedať pravdepodobnosť korózie výstuže. Overe-
nie výsledkov možno urobiť lokálnym obnažením výstuže.
Stanovenie obsahu chloridov
Chloridové ióny sú iniciátorom a akcelerátorom korózie oceľo-
vej výstuže v betóne, a preto je ich koncentrácia v krycej vrst-
ve dôležitý parameter odolnosti a životnosti betónových kon-
štrukcií.
STN EN 14629 [26] uvádza dve metódy na stanovenie cel-
kového obsahu (voľné + viazané) v kyseline rozpustných
chloridov v zatvrdnutom betóne. Táto informácia je určená
na odhad rizika korózie oceľovej výstuže spôsobenej chlo-
ridmi. Pre obe metódy sa môže použiť prach zachytený pri
Tab. 3 Metódy na vyšetrovanie dodatočne predpätej výstuže [12] ❚ Tab. 3 Methods for investigation of post-tensioned reinforcement [12]
Metóda Deštruktívna Nedeštruktívna
HodnotenieOdkryť
kotvenie
Navŕtať
+ endoskop
Ultrazvuk Prežarovanie Elektromagnetické vlny
Reflexia PrezvučenieGama
žiarič
Lineárny
urýchľovačRadar
Infra-
červené
Používateľnosť + + – – + + + +
Výpovedná
hodnota� ☺ � � ☺ ☺ ? ?
Spoľahlivosť ☺ ☺ � � ☺ ☺ ? ?
Náklady � ☺ ☺ ☺ � � � �Prácnosť � ☺ � � � � � �
Legenda:
Možnosť použitia: Výpovedná hodnota, resp. spoľahlivosť: Náklady, resp. prácnosť:
+ pre všetky typy predpätia ☺ dobrá � priemerná � nízka ☺ malé � priemerné � vysoké
– pre predpínacie káble
73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
T É M A ❚ T O P I C
vŕtaní alebo iné vhodné laboratórne vzorky, ktoré sa podro-
bia chemickej analýze. Referenčnými metódami chemickej
analýzy betónu na stanovenie obsahu chloridov sú Volhar-
dova metóda alebo potenciometrická titrácia.
Alternatívne možno stanoviť obsah chloridov v betóne (ko-
merčne dodávanou) súpravou Rapid Chloride Test [27]. Práš-
kové vzorky sa získajú vŕtaním alebo mletím zatvrdnutého be-
tónu. Vzorka sa zmieša s primeraným množstvom extrakčnej
kvapaliny a trepe päť minút. Pomocou kalibrovanej elektródy
ponorenej do roztoku sa stanoví množstvo chloridových ió-
nov v percentách hmotnosti betónu.
VYHODNOTENIE EFEKTÍVNOSTI D IAGNOSTICKÝCH
METÓD
Pri diagnostike vlastností stavebných materiálov nie je pod-
statný fyzikálny princíp používanej metódy, ale jej celková efek-
tívnosť daná tromi kritériami: presnosť, rýchlosť a cena.
Presnosť metódy je pre výsledok diagnózy často rozhodu-
júca. To sa týka najmä nepriamych metód, ktoré k interpre-
tácii merania potrebujú kalibračný vzťah. Používanie týchto
metód bez spresnených kalibračných vzťahov môže spôso-
biť chyby. Preto by mal užívateľ poznať štatistické tolerančné
medze kalibračného vzťahu, jeho smerodajnú odchýlku, prí-
padne ďalšie parametre. Používanie všeobecných vzťahov by
malo byť iba dočasné, resp. výnimočné, aby sa vždy vedelo,
s akou presnosťou sa hľadaný parameter určuje.
Rýchlosť stanovenia má z praktického hľadiska nie menej
zásadný význam. Úžitkovú hodnotu prieskumu spoluvytvára
práve rýchlosť urobenia a vyvodenia záverov. Preto sa často
uprednostňujú aj menej presné metódy, ktoré však operatív-
ne poskytujú výsledky (tvrdomerné skúšky, kolorimetrické ur-
čovanie pH betónu apod.).
Cena merania má veľký význam najmä pri výberových ko-
naniach, kde je často jediným kritériom.
VYŠETROVANIE DYNAMICKEJ ODOZVY STAVEBNEJ
KONŠTRUKCIE
V období všeobecného znižovania nákladov predstavuje skú-
šanie konštrukcií nedeštruktívnou skúškou založenou na sní-
maní a vyhodnocovaní dynamických charakteristík konštruk-
cie (globálna diagnostika) novú alternatívu. Podnetom na roz-
kmitanie konštrukcie môže byť dopravné zaťaženie (mos-
ty), vplyvy prostredia (vietor, seizmicita) alebo externý budič
kmitania. Stav nosnej konštrukcie a jeho prípadné zmeny sa
prejavujú v jeho dynamickej charakteristike (dynamickej odo-
zve) – to znamená v relevantných dynamických paramet-
roch (vlastná frekvencia, tvar a intenzita kmitania, vývoj dyna-
mickej tuhosti apod.). Nedeštruktívnym meraním dynamické-
ho chovania je možné identifikovať poruchy nosnej konštruk-
cie a vyhodnotiť ich účinok na odolnosť konštrukcie [28], [29].
MONITOROVANIE STAVEBNÝCH OBJEKTOV
Monitorovanie je časté alebo súvislé pozorovanie stavu kon-
štrukcie, ktoré predstavuje vyššiu úroveň diagnostikovania,
umožňujúcu presnejšie stanovenie vlastností a stavu kon-
štrukcie a nosných materiálov. V záujme komplexného kon-
ceptu zabezpečenia kvality významných stavieb infraštruktú-
ry sa už v plánovacej fáze navrhujú metódy a prístroje na inte-
grované pozorovanie konštrukcie. Kontinuálné a systematické
monitorovanie kritických oblastí umožňuje aktívne manažova-
nie životnosti stavebných objektov a minimalizáciu nákladov
na ich udržiavanie.
Monitorovanie má okrem čisto ekonomického zdôvodne-
nia aj rad ďalších výhod. V prvom rade je to objektivizácia
vizuálnej prehliadky, ale aj verifikácia a validácia inovatívnych
stavebných materiálov a technológií. Významným vedľajším
účinkom je priebežná aktualizácia a doladenie numerických
a mechanických predpokladov nosného systému a materiá-
Monitorovanie stavebných objektov
asový harmonogram
Odoberanie vzoriek
periodické
necyklické
ojedinelé
kontinuálne synchrónne
asynchrónne
pomalé konštrukcia most
Objekt Úkaz
akcia statická
rýchle
vyvolané udalo
tunel
oporný múr
priehrada
vysoká budova
iné
environm. parametre
pretvorenia
reakcie
za a enie
starnutie
poruchy
elektrické
optické
akustické
mechanické
geodetické
Prístroje Odozva
dynamická
krátkodobá
dlhodobá
šírenie porúch
stavebný prvok
materiál
spriahnutie
iné
iné
Obr. 3 Schéma klasifikácie monitorovacích metód a cieľov pre
stavebné objekty [30] ❚ Fig. 3 Classification scheme of monitoring
methods and objectives for building objects [30]
3
8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
T É M A ❚ T O P I C
lov použiteľných pri adaptívnych modeloch predpovedania
životnosti. Základom statickej odolnosti a trvanlivosti je vý-
voj kontinuálneho monitorovacieho konceptu sledovania
nosných prvkov a ich interakcie. Hlavný problém je identi-
fikácia rôznych typov meraní, ktoré musia byť implemento-
vané do globálneho monitorovacieho systému. Na obr. 3 je
schéma klasifikácie hlavných veličín, ktoré treba pri hodno-
tení monitorovania zohľadniť.
ZÁVERY
Pre preventívnu stratégiu udržiavania stavieb je včasné od-
halenie chýb a porúch hlavné hľadisko ich úspešného mana-
žovania. Pri diagnostikovaní existujúcich konštrukcií sa kladú
na skúšobné metódy často až protichodné požiadavky: majú
byť presné, rýchle a lacné, navyše minimálne poškodzovať
nosnú konštrukciu. Týmto nárokom najlepšie vyhovujú po-
lodeštruktívne skúšobné metódy, resp. kombinácia deštruk-
tívnych a nedeštruktívnych metód. V posledných rokoch sa
u významných stavieb presadzujú aj dynamické metódy skú-
šania integrity a monitorovanie konštrukcie.
Diagnostika nosných konštrukcií vyžaduje skúseného od-
borníka, aby sa zamedzilo chybám alebo dezinterpretácií vý-
sledkov. V tomto kontexte má tento príspevok poskytnúť vše-
obecný (a nutne neúplný) prehľad o hodnotení a diagnostiko-
vaní betónových konštrukcií. Uvedený zoznam literatúry a no-
riem uľahčí prístup k ďalším informáciam.
prof. Ing. Juraj Bilčík, PhD.
Katedra betónových
konštrukcií a mostov
Stavebná fakulta STU Bratislava
Radlinského 11, 813 68 Bratislava
e-mail: [email protected]
tel.: +421 259 274 546
Ing. Vladimír Priechodský, PhD.
Centrálne laboratóriá SvF STU
Technická 5, 821 04 Bratislava
e-mail: [email protected]
tel.: +421 243 336 100
Innovative Solutions – Benefiting Society12TH INTERNATIONAL SYMPOSIUM ON CONCRETE ROADS 2014September 23–26, 2014 | Prague, Czech Republic
Rádi bychom se s vámi setkali v Praze na 12th International Symposium on Concrete Roads 2014. Více informací naleznete na www.concreteroads2014.org
ISCR2014_inz185x40.indd 1 24.4.14 14:54
Literatúra:
[1] ČSN (STN) ISO 13822: Zásady navrho-
vania konštrukcií. Hodnotenie existujú-
cich konštrukcií 2012
[2] ČSN (STN) 73 0038: Navrhovanie
a posudzovanie stavebných konštrukcií
pri prestavbách, 1986
[3] Marková J.: Pravděpodobnostní postu-
py hodnocení spolehlivosti existujících
konstrukcí podle ISO 13822. Beton TKS
1/2005, s. 47–48
[4] ISO 13823: General principles on design
of structures for durability, 2008, s. 46
[5] Kucharík J.: Katalóg porúch mostných
objektov na diaľniciach a cestách,
Technický predpis SSC 2003,
s. 24
[6] Jungwirth D., Beyer E., Grübl P.:
Dauerhafte Betonbauwerke. Düsseldorf,
Beton – Verlag 1986, s. 255
[7] Drochytka R. a kol.: Technické podmín-
ky pro sanace betonových konstrukcí TP
SSBK III. SSBK 2012, s. 256
[8] Bilčík J., Dohnálek J.: Sanace betono-
vých konstrukcí, JAGA 2003,
s. 151
[9] Niva J. at al: Technical Committee on
Diagnosis Methodologies of Structural
Health of Concrete Structures Utilizing
Advanced Inspection Techniques.
Committee Report: JCI-TC101A, 2012,
s. 25
[10] Hoła J., Schabowicz K.: State-of-the-art
non-destructive methods for diagnostic
testing of building structures – anticipa-
ted development trends. Archives
of Civil and Mechanical Engineering, No.
3/2010, s. 5–18
[11] Štainbruch J., Anton O., Kordina T.:
Rozvoj použití georadaru při diagnostice
železobetonových konstrukcí. Beton
TKS, 3/2011, s. 66–70
[12] Kniess H.-G.: Verfahren zur
Untersuchung von Spanngliedern.
Mitteilungen der Bundesanstalt für
Wasserbau, 1986, Nr. 58, s. 131–167
[13] ČSN (STN) EN 13791: Stanovenie pev-
nosti betónu v tlaku v konštrukciách
a v betónových prefabrikátoch, 2012
[14] ČSN (STN) EN 206-1: Betón. Časť 1:
Špecifikácia, vlastnosti, výroba a zhoda,
2009
[15] STN EN 12504-1: Skúšanie betónu
v konštrukciách. Časť 1: Vzorky z jadro-
vého vŕtania. Odber, preskúmanie
a skúška pevnosti v tlaku (73 1303),
2010
[16] STN EN 12504-2: Skúšanie betónu
v konštrukciách. Časť 2: Nedeštruktívne
skúšanie. Stanovenie tvrdosti odrazovým
tvrdomerom (73 1303), 2013
[17] STN EN 12504-3: Skúšanie betónu.
Časť 3: Odtrhová skúška (73 1304),
2005
[18] STN EN 12504-4: Skúšanie betónu.
Časť 4: Určenie rýchlosti (73 1304), 2005
[19] ČSN (STN) 1542: Výrobky a systémy
na ochranu a opravu betónových kon-
štrukcií Skúšobné metódy. Meranie
prídržnosti pri odtrhových skúškach.
2001
[20] ČSN (STN) EN 6784:
Beton. Stanovenie statického modulu
pružnosti v tlaku, 1993
[21] Unčík S., Ševčík P.: Modul pružnosti
betónu. BetónRacio, Trnava 2008
[22] ČSN (STN) 73 1316: Stanovení vlhkosti,
nasákavosti a vzlínavosti betonu, 1989
[23] www.tramex.ie
[24] Bilčík J., Hudoba I.: Vyšetrovanie betó-
nových konštrukcií porušených trhlinami.
Beton TKS, 2/2002, s. 46-49
[25] ČSN (STN) EN 14630: Výrobky a sys-
témy na ochranu a opravu betónových
konštrukcií. Skúšobné metódy. Skúšanie
hĺbky karbonatizácie v zatvrdnutom betó-
ne fenolftaleínovou metódou, 2007
[26] STN EN 14629: Výrobky a systémy
na ochranu a opravu betónových kon-
štrukcií. Skúšobné metódy. Stanovenie
obsahu chloridov v zatvrdnutom betóne,
2007
[27] http://www.germann.org/Brochures/
RCT.pdf
[28] Veit-Egerer R., Jeřábek Z., Hubka M.:
Posuzování životního cyklu v každé fázi
života nosných konstrukcí, Beton TKS,
3/2010, s. 10–19
[29] Tomko M., Demjan I.: Experimentálna
modálna analýza železobetónovej
budovy od účinkov železničnej dopravy.
Konstrukce 5/2011, s. 24–28
[30] Santa U., Bergmeister K.:
Zustandsüberwachung und Bewertung
von Betontragwerken. Beton- und
Stahlbetonbau Spezial 2005, s. 82–88
STAVEBNĚ TECHNICKÝ PRŮZKUM – JE TO POTŘEBA? ❚
CONSTRUCTION AND TECHNICAL SURVEYS – ARE THEY
NEEDED?
93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
T É M A ❚ T O P I C
Zdeněk Vávra
Předmětem článku je upozornění na problematiku stavebně technických
průzkumů jako takovou a připomenutí, že pomíjení diagnostiky konstrukcí
může být krátkozraké. ❚ The article wants to bring attention to the
problems of construction and technical surveys on their own and show,
how short-sighted such diagnostics neglecting could be.
Stavebně-technický průzkum, neboli diagnostika, stávajících
konstrukcí je poměrně známou, potřebnou a využívanou dis-
ciplínou v oboru stavebnictví. Je tomu opravdu tak? Je i není.
Znalosti a povědomí o potřebě, rozsahu i možnostech staveb-
ně-technického průzkumu jsou velmi rozdílné.
Problematika stavebně technického průzkumu je poměrně
široká a zasahuje do oblastí projektové činnosti, terénních
zkoušek, zkoušek v laboratoři a vyžaduje poměrně široké
spektrum teoretických znalostí. Vedle toho je zde řada pro-
blematických okolností, které je nutné správně interpretovat
a ne vždy k tomu stačí mít výše uvedené teoretické znalos-
ti a data z provedených zkoušek ať už z terénu, nebo labo-
ratoře. Vyžaduje to i celou řadu zkušeností, které lze získat
pouze s časem a s množstvím konstrukcí, které daný od-
borník viděl a hodnotil.
KDE TO ZAČÍNÁ?
Stavebně technické obory na školách jsou zaměřeny na různé
druhy stavební činnosti. O vlastnostech materiálů a konstrukcí
se hovoří, ale jedná se obvykle o konstrukce nové a vlastnos-
ti materiálu jsou použity pro návrh konstrukce. Materiály jsou
sledovány při průkazních, ověřovacích, kontrolních zkouškách
apod. Koroze materiálu a související problematika je zmiňová-
na teoreticky. Do větší hloubky se zachází ve speciálních kur-
zech, nebo modulech, případně diplomových a disertačních
pracích. Z výše popsaného vyplývá, že obecné povědomí
o rekonstrukcích staveb a s tím spojeným stavebně-technic-
kým průzkumem je povrchní a to nejen u absolventů. Poten-
cionální investoři, stejně jako projektanti, by měli usilovat ales-
poň o elementární znalost problematiky stavebně-technických
průzkumů, aby je mohli fundovaně požadovat, zadávat i opo-
novat. K dispozici jsou odborné postgraduální kurzy, které se
této problematice věnují.
1
Obr. 1 Zadání míst pro diagnostiku ❚ Fig. 1 Setting the location
for diagnostics
Obr. 2 Příklady zkoušek: a) odběr jádrových vývrtů, b) odtrhová
zkouška pro určení pevnosti v tahu povrchových vrstev, c) mřížková
zkouška přídržnosti nátěru ❚ Fig. 2 Examples of tests: a) collecting
the cores, b) pull-off test to set tensile strength in surface layers,
c) sieve test of the layers bond strength
2a 2b 2c
1 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
T É M A ❚ T O P I C
DIAGNOSTIKA JE PRVNÍ KROK
Z povahy věci je potřeba ke každé rekonstrukci přistupovat
individuálně, protože stav dané konstrukce je s vyšší, nebo
nižší pravděpodobností nejasný. Proto by každá rekonstruk-
ce, sanace nebo oprava, měla být prováděna až po prove-
dení stavebně-technického průzkumu.
Návrh, resp. projekt sanace musí vycházet z co nejpřes-
nějších znalostí o stávající konstrukci. Těmito znalostmi není
míněna pouze dostupná výkresová dokumentace, nebo za-
měření stávajícího stavu. Ty jsou samozřejmě součástí pří-
pravy, ale mimo to je potřeba ověřit, zda předpoklady, kte-
ré jsou uvedeny v projektové dokumentaci, odpovídají sku-
tečnosti. A tuto jistotu by měl dodat projektantovi stavebně-
-technický průzkum.
Projektant, ve spolupráci s investorem, resp. objednate-
lem, si musí ujasnit, co je předmětem rekonstrukce (sanace)
a v souvislosti s prováděnými pracemi určit, jaké informace
o konstrukci potřebuje. Je nutné zvážit, do jaké míry může
stávající stav konstrukce ovlivnit předpokládané práce, kte-
ré jsou součástí sanace.
Následně je, v ideálním případě, proveden stavebně-tech-
nický průzkum na základě potřeb projektanta. Získané infor-
mace jsou využity pro co nejpodrobnější, nebo nejpřijatel-
nější návrh sanace a potažmo i pro její realizaci.
V této chvíli přichází na řadu ekonomické hledisko. Lo-
gicky je nutné nalézt kompromis mezi technickým řeše-
ním a jeho náklady. Rozsah stavebně-technického průzku-
mu není z pohledu technického, resp. statistického, nikdy
dostatečný. Je však nutné si uvědomit, že přesnost stano-
vených parametrů jednotlivých materiálů a potažmo kon-
strukcí je tím vyšší, čím širší je statistická skupina zjištěných
hodnot.
JAK TO VE SKUTEČNOSTI JE?
Bohužel v současnosti je zvykem přikládat větší váhu právě
ekonomické stránce. Přístupy k problematice průzkumu jsou
zhruba tři základní.
Ten nejhorší přístup spočívá v tom, že diagnostika nepro-
běhne vůbec a nikdo na ni ani nepomyslí. Obvykle se to
týká tzv. „malých“ konstrukcí, nebo konstrukcí, které jsou
tzv. „v pořádku“. Současně se to týká konstrukcí novějších
a těch, ke kterým je dostupná projektová dokumentace.
To samozřejmě nemusí být problém, ale rozhodnout o tom
by měl ten, kdo ponese riziko ohledně návrhu oprav, ne-
bo úprav. Současně je potřeba si uvědomit, že při realiza-
ci oprav by mohly nastat neočekávané situace, které v nej-
lepším případě budou znamenat neočekávané vyšší ná-
klady na opravu. V horším případě je nucen realizátor dílo
provést na nižší úrovni tak, aby případná překvapení, která
projekt nezohlednil, dokázal opravit v mezích vlastní ceno-
vé nabídky. Rozumný realizátor by měl nedostatek informa-
cí zohlednit, jinak se může na dané akci dostat do finanč-
ních potíží a zaplatí více náklady on. To se projeví na soutě-
žené ceně i na kvalitě díla, a tím pádem to nakonec zapla-
tí investor, kterému se nechtělo financovat stavebně-tech-
nický průzkum.
Druhým přístupem je zohlednění diagnostiky, ale spí-
še z důvodu specifikace zakázky jako celku, kde se s dia-
gnostikou počítá. Obvykle dojde k vyčlenění maximální ce-
ny na stavebně-technický průzkum předem, bez ohledu
na to, co bude předmětem oprav nebo úprav. Pak záleží
na tom, jak dokáže realizátor průzkumu optimalizovat jeho
rozsah, aby získal dostatek informací a dokázal je interpre-
tovat. Jedná se například o rozložení zkoušek mezi destruk-
tivní a nedestruktivní stanovení pevnosti materiálu. Destruk-
3a 3b
3c 3d
Obr. 3 Výsledky zkoušek: a) alkalická reakce
kameniva v betonu zjištěná uranylovou
indikační metodou, b) riziko elektrochemické
koroze výztuže bez vnějších projevů, c) a d)
segregace kameniva na vzorku betonu ❚
Fig. 3 Results of the tests: a) alkali reaction
of the aggregate in concrete found by
uranic indicative method, b) risk of the
electrochemical reinforcement corrosion
without external expression, c) and d)
aggregate segregation in concrete sample
1 13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
T É M A ❚ T O P I C
tivní zkoušky jsou vždy finančně náročnější, a je tedy nutné
je vhodně doplnit zkouškami nedestruktivními, aby informa-
cí bylo dostatek a byly dostatečně vypovídající. Je potřeba
také informovat objednatele o míře přesnosti takového prů-
zkumu a případně o tom, že není možné za danou částku
relevantní informace získat. V současné době je tento pří-
stup, který je možné považovat za jakousi z nouze ctnost,
nejčastější.
Ideálním přístupem je situace, kde je „rozumný“, třeba i ne-
poučený, investor, který má důvěru k projektantovi. Součas-
ně je zde poučený projektant, který ví, co je v dané situa-
ci potřeba ověřit a jaké jsou technické možnosti pro prove-
dení průzkumu. Také má představu o nutném rozsahu pro-
váděného průzkumu. Tuto představu probere s investorem
a je schopen ji podpořit technickými argumenty a prosadit
si ji. Dojde k poptávce, případně výběru dodavatele staveb-
ně-technického průzkumu a to v rozsahu, který dá projek-
tantovi odpovědi na jeho otázky. Takový přístup zajistí, že již
od začátku dojde k optimalizaci rozsahu stavebně-technic-
kého průzkumu. Projektant má dostatek podkladů k návrhu
zamýšlených prací a realizátor stavby může přesněji odhad-
nout pracnost stavby, spotřebu materiálů a další parametry.
Výsledkem je obvykle reálné ocenění stavby s minimalizací
více nákladů. Vzhledem k tomu, že má realizátor k dispozici
přesnější podklady a má i zpřesněnou představu o způso-
bu provádění, je pravděpodobnější, že i průběh stavby bu-
de bezproblémový.
ZÁVĚR
Tento článek nechce popisovat návrhy sanace, její způsoby,
nebo rozsah stavebně-technického průzkumu. Předmětem
článku je upozornit na problematiku stavebně-technických
průzkumů jako takovou a předestřít, jak může být pomíjení
diagnostiky konstrukcí krátkozraké. Bez stavebně-technic-
kého průzkumu jsou možnosti způsobu a rozsahu sanačního
zásahu omezené, málo přesné, a to jak v oblasti návrhu, tak
v oblasti realizace. Také bylo výše zmíněno, že tato omeze-
ní vedou k zdražování díla i k poklesu jeho kvality, a to je věc,
která neprospívá žádnému ze zúčastněných. Proto je vhod-
né vzít stavebně-technický průzkum na vědomí a umožnit tím
lepší provedení všech jednotlivých kroků sanačního zásahu.
Ing. Zdeněk Vávra
Betosan, s. r. o.
Na Dolinách 23, 147 00 Praha 4
e-mail: [email protected]
4a 4d
Obr. 4 Ukázky někdy neočekávaných zjištěni: a) Insteg výztuž v místě,
kde byla předpokládána hladká výztuž jiným rozměrů a množství,
b) nedostatečné zhutnění betonové desky, c) neplánovaný odvod
kouře a ohořelý spodní líc desky uvnitř komůrky mostu, d) ponechané
bednění v komůrce mostu, s kolečkem plným zatvrdlého betonu,
nářadí… ❚ Fig. 4 Examples of sometimes unexpected findings:
a) Insteg reinforcement, where smooth reinforcement of different size
and amount was expected, b) insufficient compacting of the concrete
slab, c) not expected smoke outlet and burnt bottom side of the slab
inside the bridge chamber, d) left formwork inside the bridge chamber,
with a wheelbarrow, tools …
4b
4c
1 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
Radomíra Sedláková, Václav Kučera
Rok 2014 byl vyhlášen rokem Veletržního paláce. Palác dostavěný v roce
1928 byl na svou dobu obrovskou stavbou v tak razantním, nekompro-
misním funkcionalistickém stylu, která neměla v Evropě obdobu. Jeho
dlouhá historie byla v roce 1974 málem ukončena následkem velkého
požáru a složitého hašení. Po detailních průzkumech a hodnocení stupně
poškození budovy bylo zjištěno, že objem konstrukcí, které bude nutno
vybourat a nahradit novými není tak vysoký, jak se původně předpokláda-
lo. Bylo proto rozhodnuto, že nosné konstrukce budou opraveny a budova
bude zachována. Palác, který byl postaven pro veletrhy a výstavy, je
v současnosti sídlem Národní galerie. ❚ 2014 was declared the year
of the Veletržní palace. The building, completed in 1928, was at that time
a grand construction in non-compromise functionalist style; there was no
comparable building in the whole Europe. Its long history almost came to
an end in 1974 when a great fire occurred in the building and fighting the
disaster took several days. After detailed research and assessment of the
damage it came to the solution that the volume of structures needed to be
replaced is not as big as had been predicted, therefore it was decided to
repair the load bearing structures and save the building. The palace, built
for big fairs and exhibitions, houses now the National Gallery.
Veletržní palác je dnes stavbou, o které se dost často mlu-
ví. Většinou však především ve spojitosti s tím, že v něm síd-
lí Sbírka moderního a současného umění Národní galerie
v Praze. Málokdy se mluví o stavbě jako takové, byť by si
to zasloužila.
Od data otevření letos uplyne nekulatých 86 let, a přesto
právě rok 2014 byl vyhlášen rokem Veletržního paláce. Ne-
jen proto, že je to letos právě čtyřicet let ode dne, kdy má-
lem přestal existovat, zničen velkým požárem a složitým ha-
šením. Je to ovšem také devadesát let od chvíle, kdy se za-
čal psát jeho zajímavý příběh.
Právě v roce 1924 vypsala Společnost Pražských vzorko-
1a
1b
ARCHITEKTURA BEZ KOMPROMISŮ
– HISTORIE VELETRŽNÍHO PALÁCE
❚ ARCHITECTURE WITHOUT
COMPROMISE – THE HISTORY
OF THE VELETRŽNÍ
PALÁC (GRAND
FAIR PALACE)
1 3
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
vých veletrhů soutěž na svou novou veletržní čtvrť. Pozvala k ní
šest architektů dostatečně rozmanitého zaměření. Na podzim stej-
ného roku si vybrala tři návrhy, které doporučila k dalšímu rozpra-
cování. Výrazně funkcionalistický, či spíše puristický návrh Oldři-
cha Tyla, dekorativní návrh Aloise Dryáka a poněkud tradiciona-
listický projekt Josefa Fuchse. Přitom konstatovala, že pro dobrý
výsledek se architekti mohou spojit, nebo pracovat odděleně, ne-
bo vytvořit dvojici (a je jedno jakou). Dala jim ovšem na další kolo
jen dva měsíce, což při velikosti areálu bylo setsakramentsky má-
lo. V závěru roku 1924 si vybrala projekt, v němž se spojili Oldřich
Tyl a Josef Fuchs (obr. 2). A hned jim zadala zpracování konkrétní-
ho projektu Prvního veletržního paláce. (Už víme, že ten zůstal je-
diným, společnosti došly peníze.) V roce 1925 se začala stavět tři
podzemní podlaží, která budovala firma Nekvasil. Na sklonku roku
stavbu převzala firma Karel Skorkovský – a v roce 1928 byla stav-
ba hotova a na podzim se v ní mohl konat první veletrh (obr. 3 a 4).
Obr. 1a, b Budova bývalých Pražských vzorkových veletrhů v pražských Holešovicích ❚ Fig. 1a, b The former Prague sample fairs building in
Holešovice
Obr. 2 Původní návrh Veletržní City, z plánovaných pěti pavilonů byl postaven pouze jeden (levý dolní roh) ❚ Fig. 2 The original plan for Veletržní
City, of the 5 planned pavilions only 1 was completed (left bottom corner)
Obr. 3 a) Půdorys 1. NP, b) příčný řez ❚ Fig. 3 a) Layout of the 1st above-ground floor, b) cross section
Obr. 4 Průběh výstavby na konci třicátých let 20. století ❚ Fig. 4 Construction process at the end of the 1930s
3a 3b
4
2
1 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
Je však nutno také připomenout, že
veletrhy se v Praze konaly již od roku
1920, probíhaly vždy na jaře a na pod-
zim na starém Výstavišti. A v době, kdy
se stavěl první palác, si Společnost
P. V. V. koupila i další pozemky smě-
rem k Výstavišti a vystavovala na nich
v provizorních pavilonech. Obrovský
Veletržní palác tak byl významným roz-
šířením veletržních aktivit. Pravda, prv-
ní veletrh se konal jen v jeho třech pod-
lažích, ostatní se dodělávala ještě celý
další rok. Ale – palác byl dostavěn, byl
otevřen a těšil se velkému zájmu vysta-
vovatelů, návštěvníků a také architektů.
Tak veliká stavba v tak razantním, ne-
kompromisním funkcionalistickém sty-
lu se v Evropě nevyskytovala.
Kupodivu se zachovalo málo dobo-
vých architektských vyjádření, pou-
ze hodnocení, které v roce 1929 vy-
slovil při své návštěvě Prahy Le Cor-
busier a které nebylo bez ostnu závis-
ti nad tím, že Praha má to, o čem on
sní, aniž by měl možnost realizace. Je-
ho hodnocení – „je to velká stavba,
ale ještě to není architektura“, jako by
zájem architektů o tuto unikátní stav-
bu omezilo.
Je to veliká stavba a je to kvalitní ar-
chitektura, to víme dnes docela bez
váhání. Architektura až na podstatu
jednoduchá – navenek jen pásy oken
a pásy parapetů, ozvláštněné je mír-
ným zasunutím v parteru a nezbytným
ustoupením v posledních dvou podla-
žích, to je doprovázeno zvláštní čás-
tí na severním konci, kde je jen holá
stěna s čtvercovými, křížem dělenými
okny, skoro tovární objekt; výtvarnou
hodnotu této části ovšem byla schop-
na ocenit až 70. léta…
Interiér je založen na podobně malém
počtu jednotlivých prvků: hranaté slou-
py, překlady s náběhy a příčně me-
zi nimi trámy, pak už je stropní desky.
To vše v železobetonu. K tomu už jen
skleněné výplně místo příček… A pře-
devším dva ojedinělé prostory: původ-
ně Strojní, dnes Velká dvorana (obr. 5),
rozlehlá přibližně 80 a 40 m a vysoká
15 m, kolmo k ní přes příčné křídlo při-
pojená Malá dvorana (obr. 6), která je
malá půdorysně (asi 20 × 40 m), zato
vysoká přes sedm podlaží. Tento kon-
trast dvou hlavních prostorů je něco,
čím je Veletržní palác dodnes oslňující.
Výstavní křídla byla soustředěna
na obvodu, kolem Velké dvorany by-
la patra trojtraktová, prostřední, asi
8 m široký trakt patřil pasážím (obr. 7),
boční trakty, hluboké asi 5 m, patři-
ly výstavním kójím. Kolem Malé dvora-
5
6
1 5
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
ny měly být původně kanceláře, ovšem
hned od počátku byl zájem tam vysta-
vovat, byť ochoz byl jen jednostranný
na galerii, zato výstavní kóje byly pře-
hledné po celé výšce stavby.
Používám-li k označení rozměrů dvo-
ran slova přibližně nebo asi, odpovídá
to neuvěřitelné geometrii této ohrom-
né stavby. Pozemek, na němž Veletržní
palác stojí, má dosti nepravidelný půdo-
rys. Přesto na první pohled stavba vy-
padá velmi pravidelně, jak zvenku, tak
zevnitř. Stavitelé, a tady nepoužívám
slovo architekti záměrně, neb to mu-
sel být především špičkový statik, který
dokázal takovou konstrukci do detailu
spočítat. Tady se pracovalo s přesnos-
tí méně než 5 mm, což při železobeto-
nové konstrukci a rozměrech stavby ne-
ní tak úplně jednoduché. (Statiky paláce
byly tak významné osobnosti železobe-
tonech konstrukcí jako Karel Skorkov-
ský, Ladislav Zeithammer a Stanislav
Bechyně). K výjimečnostem stavby pat-
Obr. 5 Velká dvorana ❚ Fig. 5 The Grand
Hall
Obr. 6 Malá dvorana ❚ Fig. 6 The Lesser
Hall
Obr. 7 Typická pasáž ❚ Fig. 7 Typical
passage
Obr. 8 Kavárna v posledním podlaží,
a) interiér, b) venkovní terasa s výhledem
na Prahu ❚ Fig. 8 Café on the top floor,
a) interior, b) terrace with a view
Obr. 9 Kinosál ❚ Fig. 9 Movie theatre
7
8a
9
8b
1 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
ří i její výška – se svými 35 m to byl na svou dobu mrakodrap,
ovšem díky rozlehlosti, cca dvou bloků si to je málokdo do-
dnes uvědomuje. (Velikost je skryta i v počítání podlaží – me-
zi přízemím a prvním patrem je vloženo mezipatro a mezanin,
pak následuje šest běžných pater a na severní straně ještě
jednopodlažní nástavba.)
Po dokončení stavby byl zpracován „Vyúčtovací plán“.
Na něm lze dobře sledovat zajímavou geometrii stavby –
aby vypadala pravidelně, je zcela nepravidelná. Mění se šíř-
ka jednotlivých traktů (rozdíl mezi severem a jihem je v jed-
nom křídle více než 1 m), mění se osové vzdálenosti jednot-
livých sloupových polí, na několika místech bylo nutno změ-
nit směr křídla, ovšem tak, aniž by to návštěvník zazname-
nal. Rohová pole mají zcela nepravidelný půdorys „přibližně“
čtverce o stranách 5,3 – 5,4 – 5,5 – 5,6 m. Složitost geome-
trie domu vedla k tomu, že západní fasáda má dokonce jas-
ně viditelné zaoblení na severním konci. Zaměření, které dě-
lali architekti Stavoprojektu Liberec před začátkem rekon-
strukce v 70. letech, má s tímto plánem zcela shodné míry.
Nezvyklá je také rozmanitost půdorysu sloupů, ty se li-
ší od toho, jakou polohu v konstrukci mají, jaké nesou zatí-
žení. Jiné měly sloupy nesoucí zatížení jeřábové dráhy Vel-
ké dvorany, jiné sloupy v Malé dvoraně (které mají menší
únosnost), lišily se i sloupy v rámci jednoho křídla. Bylo to
od 600 × 1 050 mm až po 600 × 650 mm v přízemí. Smě-
rem vzhůru se sloupy stávaly ještě subtilnějšími, v posled-
ním podlaží byly některé sloupy jen 500 × 500 mm. Je ško-
da, že při rekonstrukci po požáru tato subtilnost nemohla
být zachována. Na dobu svého vzniku, na to, že šlo o první
takto rozměrnou stavbu s ryze železobetonovou konstrukcí,
to byl nejen architektonicky, ale stejně tak staticky ojedinělý
jev.
POŽÁR
Budova bývalých Pražských vzorkových veletrhů v Holešovi-
cích vyhořela v srpnu 1974. Přibližně za dva měsíce po po-
žáru byla budova policií a hasiči uvolněna pro zjištění jejího
poškození. Příčinou požáru bylo později označeno samo-
Obr. 10 Na snímku z katastrální mapy
vynikne velikost Veletržního paláce při
porovnání se sousedními budovami
❚ Fig. 10 The size of the Palace in
comparison with other buildings in the
neighbourhood on the detail of the
cadastral plan
Obr. 11 Prostory budovy po požáru
v srpnu roku 1974, poškozené stropní
konstrukce a sloupy, hromady suti
a popela na podlaze ❚
Fig. 11 The building after the fire
in 1974, damaged floor structure
and columns, piles of debris and ashes
on the floor
Obr. 12a, b Nejhorší poškození stropních
konstrukcí byla v místech pracovních spár
❚ Fig. 12a, b The worst damage
of the floor structures was round the
construction joints
10 11
12a 12b
1 7
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
vznícení fermeží nasáklých bavlněných čisticích prostředků
v šatnách lakýrníků ve čtvrtém nadzemním podlaží. Protože
bývalý veletržní palác sloužil v době požáru jako kancelářská
budova a dělicí příčky byly ze spalného materiálu, bylo po-
žární zatížení vysoké a požár měl ničivé účinky. Po destrukci
oken v horních podlažích došlo v budově ke „komínovému
efektu“, a požár se rozšířil na celou budovu.
S poškozením tak rozsáhlé budovy požárem nebyly žád-
né zkušenosti. Poškozená budova má půdorys cca 70 ×
135 m, osm nadzemních, střešní nástavbu a dvě podzemní
podlaží. Na snímku z katastrální mapy (obr. 10) vynikne ve-
likost Veletržního paláce při porovnání se sousedními bu-
dovami.
Nosná konstrukce objektu je monolitická, železobetonová.
Stropní konstrukce jsou trámové typu „Henebique“, slou-
py jsou obdélníkového nebo čtvercového průřezu. Množ-
ství požárem zasažených nosných prvků bylo řádově de-
sítky tisíc.
Jak vypadaly prostory budovy po požáru je vidět na obr. 11.
Poškozené stropní konstrukce a sloupy a hromady su-
ti a popela na podlaze. Nejhorší poškození stropních kon-
strukcí byla v místech pracovních spár (obr. 12a, b) a v mís-
tech dilatací budovy, které byly provedeny jako kloubové
spoje (obr. 13).
POSOUZENÍ KONSTRUKCE
Posouzením stavu konstrukce bylo pověřeno Ministerstvo
stavebnictví, které mělo ve své gesci kromě jiných organizací
také Technický a zkušební ústav stavební v Praze a Výzkum-
ný ústav pozemních staveb Praha. Tyto dva ústavy byly mi-
Obr. 13 Poškození v místech dilatací
budovy, které byly provedeny jako kloubové
spoje ❚ Fig. 13 Damaged articulated joints
at the building dilatation
Obr. 14 Pevnost betonu se zjišťovala
většinou jádrovými vývrty, kterých bylo
v konečné fázi téměř 150 kusů ❚
Fig. 14 Strength of concrete was tested
mostly by cores, almost 150 were executed
Obr. 15 Náběh průvlaku s fotografickými
deskami, na které se výztuž snímala
❚ Fig. 15 Haunched girder with
photographic plates that were recording the
reinforcement
Obr. 16 V některých částech konstrukce
bylo nutno poškozené prvky vybourat, pokud
možno bez poškození výztuže, a znovu
vybetonovat ❚ Fig. 16 In some parts
it was necessary to remove the damaged
elements, if possible without damaging the
reinforcement, and concrete the elements
again
16
14 15
13
1 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
nisterstvem určeny, aby posoudily stav nosných konstrukcí
po požáru a míru jejich poškození. Zároveň Ministerstvo sta-
vebnictví určilo Průmstav Praha, n. p., aby zajistil nejnutnější
stavební práce při údržbě budovy.
Vstupní informace o budově vypracoval ve velmi krátkém
čase Ing. Vladimír Machač, který popsal základní parametry
stavby, známé údaje o jejím vzniku a jejím využití a tehdy do-
stupné informace o intenzitě požáru. Byl to velmi cenný ma-
teriál, protože umožnil alespoň rámcovou představu o pro-
blematice, kterou je třeba řešit.
Na podnět vedení výše uvedených ústavů byla vytvořena
pracovní skupina, do které se záhy také zapojili odborníci
z pražské stavební fakulty a Stavebního ústavu, nyní Klok-
nerova ústavu ČVUT v Praze. Předsedou této pracovní sku-
piny se stal prof. Antonín Jílek, v té době vedoucí Katedry
betonových konstrukcí Stavební fakulty ČVUT v Praze.
Protože některé části konstrukce byly natolik narušené, že
hrozilo jejich zřícení, bylo v prvé řadě nutno takto porušené
části zabezpečit, aby budova mohla být vyklizena. Na zá-
kladě vizuální prohlídky členů komise byly určeny části kon-
strukcí, které následně pracovníci kladenských dolů zabez-
pečili dřevěnými podpěrami. Kladenské doly byly přizvány
proto, že jejich pracovníci měli zkušenosti s prováděním vý-
dřevy ve ztížených podmínkách.
Jedna z prvých a nejdůležitějších otázek, kterou pracovní
komise řešila, byla, zda budovu lze opravit, nebo zda bude
nutné její odstranění. K provedení podrobnější analýzy pod-
ložené statickými výpočty nebylo dost podkladů a ani se ne-
vědělo, jak tyto podklady v krátké době získat. V době rea-
lizace budovy nebyly v Československu stavební normy pro
navrhování nosných konstrukcí. První československé nor-
my pro návrhy betonových a železobetonových staveb jsou
až z roku 1931. Před tímto datem se v Českých zemích po-
užívaly předpisy rakouské z roku 1911, které byly, ještě před
rokem 1918, částečně změněny.
Jaká je pevnost betonu v konstrukci nezasažené požárem
a jaká betonářská ocel se používala, bylo možné odhadnout
na několika málo prvcích, které nebyly požárem zasaženy.
Odhadnout pevnost v požárem zasažených částech kon-
strukce nebylo bez zkoušek vůbec možné.
Člen komise Ing. Jiří Krchov ze Stavebního ústavu navrhl
pro vést posouzení konstrukce jako celku tak, že by se zjis-
til počet prvků, které by bylo třeba podle odborného odha-
du odstranit, a porovnal s počtem prvků, které by bylo mož-
no ponechat, nebo jednoduše opravit. Členové komise byli
poučeni a na vybraných poškozených prvcích bylo demon-
strováno, jak postupovat při hodnocení, aby výsledky pro-
hlídek byly pokud možno srovnatelné. Použity byly jednotné
formuláře pro záznamy. Členové komise pracovali ve dvoji-
cích a během cca osmi týdnů byl tento průzkum proveden.
Výsledek ukázal, že objem konstrukcí, které bude nutno vy-
bourat a nahradit novými není tak vysoký, jak se původně
předpokládalo. Komise proto vypracovala zprávu pro Mini-
sterstvo stavebnictví, ve které doporučilo, aby nosné kon-
strukce byly opraveny a budova se zachovala.
S přihlédnutím k tomuto doporučení a možná i k jiným ne-
veřejným okolnostem bylo rozhodnuto budovu zachovat.
V roce 1978 byla budova dána pod správu Ministerstva kul-
tury, které ji vyčlenilo pro použití Národní galerie.
OPRAVA NOSNÉ KONSTRUKCE
Stavoprojekt Liberec byl pověřen vypracováním projektu
pro zajištění stability stavby a později byl určen generálním
projektantem celé stavby. Část projektantů pracovala přímo
na stavbě, což výrazně přispělo ke spolupráci všech zúčast-
něných. Vlastní práce na obnově nosné konstrukce mohly
začít, stále však chyběla stavební firma, která by práce rea-
lizovala. Teprve v srpnu roku 1984 nastoupila polská firma
Budimex, která měla dostatek pracovníků pro velké množ-
ství ruční práce potřebné na očištění a dobetonávky, nyní by-
chom řekli „reprofilaci“ jednotlivých poškozených prvků.
Na základě zkoušek betonu v několika místech a zkuše-
ností byla odhadnuta poměrně nízká pevnost betonu a vý-
ztuže s tím, že v případě potřeby se hodnoty zpřesní. Na zá-
kladě předpokládaného využití jednotlivých prostor se zača-
lo postupně s posuzováním jednotlivých částí stavby. Jako
statik přímo na stavbě pracoval Ing. Jan Přikryl a z Liberce
velmi často dojížděl Ing. Zdeněk Patrman. Těsná spolupráce
projektanta, zkušebního ústavu a stavby byla při rekonstruk-
ci nezbytná, protože ani velmi podrobný stavebně technický
průzkum nemohl odhalit všechny okolnosti, které se mohou
na stavbě vyskytnut a následně stavbu ohrozit.
Zjišťování charakteristik použitých materiálů, tj. pevnosti be-
tonu a výztuže pokračovalo paralelně s projektováním oprav
a jejich realizací. Pevnost betonu se zjišťovala většinou jádro-
vými vývrty (obr. 14), kterých bylo v konečné fázi téměř 150
17a
1 9
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
kusů, a pevnost betonu kolísala kolem hodnoty odpovídají-
cí tehdy používané značce B170. Zkoušky výztuže ukázaly,
že se jedná o výztuž v době realizace označovanou jako vý-
ztuž „obchodní jakosti“, při rekonstrukci se uvažovaly hod-
noty odpovídající výztuži označované 10210. Poloha výztuže
a její profil se v případě potřeby zjišťovaly po odsekání krycí
vrstvy. Smyková výztuž se v nutných případech stanovila ga-
magraficky prozářením. Na obr. 15. je náběh průvlaku s foto-
grafickými deskami, na které se výztuž snímala. V některých
částech konstrukce bylo nutno poškozené prvky vybourat,
pokud možno bez poškození výztuže, a znovu vybetonovat
(obr. 16). Tam, kde bylo potřeba zvýšit únosnost, se konstruk-
ce zesilovaly přidáním výztuže a nadbetonováním. Sloupy se
zesilovaly opláštěním. V některých případech se u vodorov-
ných konstrukcí prováděla zatěžovací zkouška. Zatěžovalo
se vodou, nebo se zesílené prvky vyřízly a převezly do zku-
šebny, kde se zkoušely až do porušení.
ZÁVĚR
Oprava tak rozsáhlé nosné konstrukce byla náročná jak
na projektovou činnost, tak na provedení vlastní stavby.
I když rozhodnutí o stavu konstrukce byla často opřena pou-
ze o zkušenosti a inženýrský úsudek, nedošlo, podle infor-
mací autora článku, při stavbě ani v dalším provozu k selhá-
ní žádných nosných částí konstrukce.
O Veletržním paláci by se toho dalo napsat mnoho. Tak
na závěr jen pozvánka na výstavu. Soutěži, stavbě, veletr-
hům i rekonstrukci je věnována výstava Příběh Veletržního
paláce, která bude otevřena do konce léta.
Fotografie: 1 až 9 – archiv Národní galerie v Praze,
10 až 16 – Ing. Václav Kučera, CSc., 17a-c – Tomáš Tamchyna
Redakce děkuje Národní galerii v Praze a Ing. Václavu Kučerovi, CSc.,
za laskavé zapůjčení dobových fotografií, diapozitivů a plánů.
doc. Ing. arch. Radomíra Sedláková, CSc.
Národní galerie v Praze
e-mail: [email protected]
www.ngprague.cz
Ing. Václav Kučera, CSc.
TZÚS, s. p.
e-mail: [email protected]
www.tzus.cz
Obr. 17 Veletržní palác v současnosti, a) malá dvorana, b) pohled na
nároží paláce z křižovatky Veletržní a Dukelských hrdinů, c) výstavní
galerie ❚ Fig. 17 Veletržní Palace now, a) the Lesser Hall, b) view of
the corner section of the palace from the crossroad Veletržní street and
Dukelských hrdinů street, c) exhibition gallery
17b
17c
ROTTERDAMSKÁ GALERIE KUNSTHAL PO REKONSTRUKCI ❚
KUNSTHAL GALLERY IN ROTTERDAM AFTER RECONSTRUCTION
2 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
Jitka Prokopičová
V únoru letošního roku se po sedmiměsíč-
ní rekonstrukci, zaměřené na úspornější pro-
voz, lepší využitelnost a větší bezpečnost,
otevřela pro veřejnost opět slavná Kunsthal
v Rotterdamu. Tato galerie umění postavená
v roce 1992 byla prvním významným realizo-
vaným dílem dnes světoznámého architekta
Rema Koolhaase a jeho studia OMA. ❚ In
February of this year, after a seven-month
reconstruction focusing on more efficient
operation, better usability and higher safety,
the Kunsthal in Rotterdam was again opened
to the public. This famous Art Gallery, built
in 1992, was the first major work of the now
world-renowned architect Rem Koolhaas and
his studio OMA.
Po více než dvaceti letech plného
provozu rotterdamské galerie Kunsthal
(4 miliony návštěvníků a 500 výstav) by-
lo již potřeba provést údržbu a opra-
vy zaměřené především na úsporněj-
ší provoz a lepší využitelnost této jedi-
nečné budovy, ale také na lepší zabez-
pečení vystavovaných objektů. Nutnost
rekonstrukce totiž urychlila také udá-
lost, která se stala právě v roce dvacá-
tého výročí Kunsthal – a sice skandální
krádež sedmi obrazů od Picassa, van
Gogha, Moneta a jiných slavných malí-
řů, které se doposud nenašly a některé
byly, bohužel, nejspíš zničeny.
Co všechno tedy zahrnoval facelif-
ting této novátorské stavby? Přede-
vším výměnu skleněných výplní a na-
hrazení dvojitým sklem, nové střešní
izolace, instalaci nejmodernější klima-
tizace a elektronického zabezpečova-
cího systému, nové úsporné osvětle-
ní a z pohledu návštěvníka i nejviditel-
nější změnu – částečnou změnu dis-
pozice budovy. Návštěvníci nyní vchá-
zejí do budovy z Muzejního parku
a do galerie procházejí kolem restau-
race a muzejního obchodu. „Tím se
podařilo lépe začlenit tyto společen-
ské prostory do celkového chodu gale-
rie a zlepšila se logistika pro návštěvní-
ky. Galerie se tak stala mnohem živěj-
ší“, vysvětlila Ellen van Loon ze studia
OMA, která rekonstrukci projektovala.
V mezipatře s průhledem do auditoria,
restaurace i parku, kde byl původně
obchod a hory knih bránily ve výhle-
du, bude nyní dětský koutek. Původní
vchod s napojením na auditorium zů-
stal zachován, ale bude sloužit pro růz-
né společenské akce, kdy bude možné
oddělit výstavní část od auditoria a re-
staurace při zachování původního ob-
vodu návštěvních cest. Prostory se tak
budou moci pronajímat pro různé pri-
vátní akce, což jistě přispěje k dalším
příjmům do rozpočtu. Z důvodu nižší
energetické náročnosti byly na někte-
rých místech instalovány posuvné stě-
ny a skleněné dveře bránící úniku tep-
la. Těmito úpravami se má dosáhnout
snížení spotřeby energie až o jednu
třetinu. V restauraci byl zbudován nový
betonový bar.
Jinak ale zůstalo vše zachováno, pře-
devším skleněná fasáda, která činí bu-
dovu tak jasnou a světlou a která boři-
la i tehdejší představy, že výstavní pro-
story mají být uzavřené. Sály a audi-
torium zůstaly netknuté a zachovány
v perfektním stavu jsou i původní plas-
tové židle od firmy Gispen, které tak
názorně ukazují, jak je možné krásně
kombinovat beton, plast i jiné materiá-
ly. Levné industriální materiály buď zů-
staly nebo byly nahrazeny podobnými,
zrovna jako roštové podlahy mezi pa-
try v postranních galeriích, které jako
někde v továrně umožňují průhled me-
zi patry, ale zároveň jsou pastí na vy-
soké podpatky.
KUNSTHAL NOVÁTORSKÁ
I D ISKUTOVANÁ
Kunsthal je jednou z nejznámějších,
nejobdivovanějších, ale také nejdisku-
tovanějších staveb devadesátých let
v Nizozemsku. Tato novátorská, ale
kontroverzní stavba vzbuzovala od sa-
mého začátku emoce. Někteří ji milu-
jí, jiní kritizují. Když se v roce 1992 ote-
vřela, překvapila návštěvníky svým kon-
ceptem i provedením. Svažující se pod-
lahy a šikmé betonové sloupy, které
záměrně narušují pravoúhlý koncept,
kontrastující kombinace drahých i zcela
laciných materiálů, které se do té doby
zdály nekombinovatelné, šikmá rampa
napříč budovou – to vše bylo v té do-
bě nové a šokující. Kunsthal bořila pra-
vidla i tradice v architektuře, byla no-
vátorská svým konceptem i provede-
ním, výjimečná svojí funkcí i atmosfé-
rou. Ve své době byla nejen významnou
součástí progresivního urbanismu Rot-
terdamu, ale měla i velký vliv na světo-
vou architekturu.
Kunsthal není galerií se stálou expozi-
cí, byla postavena pro účely přechod-
ných výstav umění a designu. Má ně-
kolik výstavních sálů, ale žádný depo-
zitář. Z venku celkem jednoduchá bu-
1
2 1
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
dova je uvnitř překvapivě členitá a její
dispozice záměrně působí jako neko-
nečná pravoúhlá spirála. Kunsthal za-
hrnuje přes 3 000 m2 výstavních pro-
stor ve třech sálech a postranních gale-
riích, auditorium, restauraci a obchod.
Budova galerie je postavena na již-
ní straně Muzejního parku, který ta-
ké navrhl Rem Koolhaas ve spoluprá-
ci s Petrou Blaisse a francouzským ar-
chitektem Yves Brunierem. V soused-
ství se nachází Národní přírodověd-
né muzeum a naproti přes park stojí
Nizozemský institut pro architekturu
NAI a Muzeum Boijmans Van Beu-
ningen. Jižní část stavby se zakusu-
je do vyvýšeného valu (dijk) s názvem
Westzeedijk, po kterém vede frekven-
tovaná vozovka. Od Westzeedijk vypa-
dá Kunsthal velmi nenápadně, protože
je vidět prakticky jenom její druhé pa-
tro. Samotná budova se čtvercovým
půdorysem 60 × 60 m je tak trochu ja-
ko dopravní systém: v jedné třetině ji
od severu na jih přetíná rampa pro pě-
ší, z které je i vstup do budovy, od vý-
chodu na západ zase prochází pod
budovou místní komunikace. Severo-
jižní rampa slouží jako most, který vy-
rovnává převýšení 5 m od Westzeedijk
k Muzejnímu parku. Obě cesty – ram-
pa i vozovka pod galerií – ji tak v jedné
třetině rozdělují na čtyři části.
KONSTRUKCE A PROVEDENÍ
BUDOVY
Ve východní 35 m široké části budovy
jsou nad sebou dva velké výstavní pro-
story a v západní části o šířce 15 m se
nachází vstup, restaurace a nad ní au-
ditorium (obr. 2a, b). Obě výstavní haly
jsou poměrně rozdílné.
Sál č. 1 v přízemí má černě natřenou
betonovou podlahu a černý strop, kte-
rý podpírají čtyři velké sloupy v podo-
bě kmenů obrovských stromů. Archi-
tekt chtěl původně použít opravdo-
vé stromy, ale v konečném provedení
jsou sloupy ocelové, obložené dřevem
a kůrou, takže vypadají jako skuteč-
né kmeny. Sloupy nestojí symetricky,
ale nahodile v prostoru. Nepravidelné
rozložení sloupů způsobilo vyšší napě-
tí v ocelových nosnících, což by ved-
lo k zvětšení jejich průřezu, a tím i je-
jich konstrukční výšky. Aby se výška
dodržela, byly použity železobetono-
vé nosníky.
Sál č. 2, do kterého se vstupuje
z horní části auditoria, je naopak bez
podpůrných sloupů, s průhledným
stropem a skleněnou fasádou směrem
do ulice, takže zvenku vypadá a vlast-
ně i slouží jako výkladní skříň. Kon-
strukce tohoto sálu sestává z vazníků,
na kterých je zavěšen strop.
Vedle obou velkých sálů jsou umís-
těny úzké galerie s podlahou z ocelo-
vých roštů a točitými schody, které pa-
tra propojují. Malý sál č. 3 nad audito-
riem, do kterého vedou podél střeš-
ní terasy jezdecké schody z leštěné-
ho betonu, je uzavřeným prostorem se
zajímavým prvkem – šikmými betono-
vými sloupy, které procházejí z audito-
ria. Stejně jako restaurace pod audi-
toriem je i tento sál postaven z beto-
nu se stropní konstrukcí z ocelových
nosníků.
Fasádu budovy tvoří skleněné stě-
ny kombinované s travertinem a beto-
nem. Nad budovou se tyčí věž, v kte-
ré jsou umístěny technické instalace
a která také slouží jako z dálky dobře
viditelná reklamní plocha nesoucí logo
galerie a informace o výstavách.
Obr. 1 Galerie Kunsthal, průčelí budovy,
pohled z Westzeedijk, z vnějšího pohledu
se po rekonstrukci nic nezměnilo ❚
Fig. 1 Kunsthal Gallery, view to the front
of the building from Westzeedijk
Obr. 2 a) Půdorys 1. NP, b) podélný řez ❚
Fig. 2 a) Layout of the 1st above ground
floor, b) longitudinal section
Obr. 3 Rekonstrukce přízemí v místě,
kde je nyní nový vchod a pokladny
❚ Fig. 3 Reconstruction of the ground floor
where now the new entrance and ticket office
are located
1 2
3
4
5
6
7
8
9
2 1
2a
3
2b
2 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
DYNAMIČNOST STAVBY
JE KLÍČEM K JEJ Í POPULARITĚ
Revolučnost této železobetonové stav-
by, na které Koolhaas spolupracoval
se známým konstruktérem Cecilem
Balmondem, je v její dynamice. Není
to žádná statická muzejní budova, ale
důkaz, že krychlová budova vůbec ne-
musí být nudná. Každá část má jiné
konstrukční řešení a překvapuje svo-
jí originalitou. Kunsthal vybízí návštěv-
níka, aby se prošel. Logistika návštěv-
ní trasy je jednoduchá i komplikovaná
zároveň, chvílemi může připomínat i la-
byrint, ale návštěvník se rozhodně ne-
ztratí. Dynamičnost a prostor dávají to-
muto místu jistého ducha, je příjem-
né tam být. Snad i proto jsou výstavy
v tomto kulturním stánku tak populární.
Úspěšnost výstav vypovídá samozřej-
mě o konceptu a kvalitě ředitelů gale-
rie, ale také o samotném prostoru. Ta
budova motivuje. Jenom například loň-
skou výstavu francouzského módního
návrháře Jean Paul Gaultiera shlédlo
během tří měsíců na 170 tisíc návštěv-
níků a zaručilo galerii cenu Artifex 2013
udělovanou každoročně nejlepším kul-
turním institucím za úspěšné podnikání.
Více než dvacetiletá zkušenost ukazu-
je, že tato budova, navzdory mnohým
problémům a kritikám, přesvědčila, že
funguje a plní svůj účel. O její kvalitě
a významu svědčí i to, že byla zařazena
mezinárodní asociací architektů mezi ti-
síc nejvýznamnějších světových staveb
minulého století. Oprava byla ovšem
na čase.
ZATÉKÁNÍ – PROBLÉM BUDOVY
OD SAMÉHO ZAČÁTKU
Kritici vyčítali tomuto projektu, že šik-
má venkovní rampa je za deště a mra-
zu nebezpečně kluzká, že kombinace
některých levných materiálů způsobu-
Obr. 4 Návštěvníci nyní vcházejí do galerie
kolem muzejního obchodu a restaurace
❚ Fig. 4 Today the visitors enter the gallery
past the museum shop and ticket office
Obr. 5 Z horní části auditoria vedou schody
z leštěného betonu do malé uzavřené galerie,
mezi auditorium a schody byla doplněna
skleněná stěna a posuvné dveře zabraňující
úniku tepla ❚ Fig. 5 From the top of
the auditorium the staircase from polished
concrete lead into a small closed gallery,
between the auditorium and stairs, a glass
wall and sliding door has been installed which
prevents heat leakage
4
5
2 3
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
je technické problémy, nedostatečné
izolace na betonové střeše jsou příči-
nou zatékání a že oprava bude stát mi-
liony. To se nakonec ukázalo pravdou.
Ačkoliv původní stavba vyšla na pou-
hých 10 mil Eur, její rekonstrukce stála
dalších 6 mil Eur.
„Problémy se zatékáním měla budova
od samého začátku,“ potvrzuje i Edwin
Blom, projektový manažer ze společ-
nosti Dura Vermeer, která provádě-
la jak původní konstrukci, tak i rekon-
strukci stavby. „Několik dodavatelů se
snažilo nějak vypořádat hlavně s ram-
pou, aby byla vodotěsná, ale problé-
my s vodou byly i ve sklepě budovy.
Z hlediska stavební fyziky se dá hovořit
o několika výzvách při návrhu této stav-
by,“ dodává Edwin Blom.
Proto se také stavební práce při re-
konstrukci zaměřily hlavně na opravy
zakončení. Rampa byla pokryta ce-
mentovou maltou s protismykovou po-
vrchovou úpravou. V části sklepa, kde
je nyní šatna, byla provedena injektáž
speciálním betonem. Ve výšce scho-
diště podél střešní terasy byly udělá-
ny úpravy na odvádění dešťové vo-
dy. Na opravy byly použity vodonepro-
pustné typy betonu.
V restauraci byl umístěn nový betono-
vý bar, který postavila společnost Du-
ra Vermeer Bouw Heyma podle návr-
hu architekta Kolhaase. Aby se dostá-
Obr. 6 Detail
v auditoriu, architekt
Koolhaas kombinoval
různé materiály, které
se do té doby zdály
nekombinovatelné
❚ Fig. 6 Detail
in the auditorium,
Koolhaas has
combined different
materials that until
then seemed not to
be possible to use
together
Obr. 7 Auditorium,
názorný příklad
kombinace betonu
s jinými materiály,
původní plastové
židle Gispen zůstaly
v perfektním
stavu, v dřevěné
podlaze hlediště je
zabudováno osvětlení
❚ Fig. 7 The
auditorium is an
illustrative example
how concrete can be
very well combined
with another material,
former Gispen plastic
chairs have remained
in perfect state,
lightning is installed in
the wooden floor of
the auditorium
7
6
2 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
lo estetickým a funkčním požadavkům
architektonické kanceláře OMA, mu-
sely se zbudovat dodatečné základy,
které unesou tíhu nového baru.
Pro financování rekonstrukce bylo vy-
tvořeno konsorcium složené z majite-
le budovy, kterým je město Rotterdam,
energetické společnosti Eneco, spo-
lečnosti Roodenburg Installatie zajišťu-
jící elektrotechnické a tepelné instalace
a stavební firmy Dura Vermeer. Spo-
lečnost Eneco například investovala
do rekonstrukce 1,5 mil Eur, které se jí
vrátí úsporami na energii.
ZÁVĚR
Galerie Kunsthal vstoupila do nové se-
zóny opravená a vylepšená. Ačkoliv
někteří kritici vyčítali architektu Kool-
haasovi, že při projektování budovy
myslel více na krásu a originalitu než
na praktičnost, úspěšná rekonstruk-
ce Kunsthal ukázala, že je možné tuto
ikonickou stavbu nenásilnými úpravami
přetvořit, aby splňovala současná krité-
ria. Jak uvedla Ellen van Loon z OMA:
„Budova dostala jistý upgrade, aby lé-
pe odpovídala dnešním přísným poža-
davkům na provoz a bezpečnost, ale
její koncept a poslání kulturního stán-
ku zůstalo nezměněno, naopak se ješ-
tě posílilo.“ Ne náhodou bude Kunsthal
hlavním místem Mezinárodního bienále
architektury IABR 2014, které se koná
v Rotterdamu od konce května do kon-
ce srpna letošního roku. Lepší místo
pro tuto akci si pořadatelé snad ani ne-
mohli vybrat.
Jitka Prokopičová
e-mail: jitka.prokopicova@
hotmail.com
autorka žije v Holandsku
MAURITSHUIS
V HAAGU OPĚT
OTEVŘEN –
REKONSTRUOVANÝ
A ROZŠÍŘENÝ
Po loňském znovuotevření Rijksmusea
v Amsterodamu se letos představuje
v nové podobě další významné nizo-
zemské muzeum.
Královská galerie Mauritshuis, jedno
z nejznámějších a nejnavštěvovaněj-
ších holandských muzeí, byla během
dvou let zrenovována a její návštěvní
plocha se zdvojnásobila. Díky propo-
jení s vedlejším domem Plein 26 vznik-
lo rozsáhlé podzemní foyer s částečně
prosklenou střechou a novým vcho-
dem. Zatímco historická klasicistní bu-
dova Mauritshuis ze 17. století bude dál
sloužit jako stálá expozice starých mis-
trů, ve vedlejší budově postavené v ro-
ce 1930 ve stylu Art Deco je nyní do-
statek prostoru pro přechodné výsta-
vy, muzejní obchod, knihovnu, kavár-
nu, kanceláře i auditorium.
Při budování podzemního foyer by-
ly použity vyspělé a vyzkoušené tech-
nologie. Aby se předešlo možným rizi-
kům, přistupovalo se k různým částem
stavby odděleně. Celý projekt podle
návrhu Hans van Heejswik Architecten
a s rozpočtem 22 mil Eur byl dokončen
v plánovaném termínu a je ukázkou
špičkové práce architektů, konstrukté-
rů a stavbařů, kteří pracovali v neleh-
kých a stísněných podmínkách upro-
střed historického centra města.
Nově zrekonstruované muzeum se
otevře veřejnosti 27. června, kdy se
v Nizozemsku slaví den stavbařů a prv-
ní přechodnou výstavou bude samo-
zřejmě ta o muzeu a jeho rekonstrukci.
(V některém z příštích čísel přineseme bližší
podrobnosti o této unikátní rekonstrukci,
pozn. redakce.)
Obr. 8 Fasáda Kunsthal z východní části
Muzejního parku ❚ Fig. 8 View to the
façade of the Kunsthal from the east side
of the Museum Park
Fotografie: 1 – Jitka Prokopičová, 3 – Dura
Vermeer, 4 – Osip van Duivenbode, OMA,
5, 6, 8 – Richard Seymour, OMA, 7 – Michel
van der Kar, OMA
Zadavatel město Rotterdam
Architektonický
návrh
studio OMA, Rotterdam,
Rem Koolhaas, Ellen van Loon,
Michel van de Kar, Alex de Jong
Projekt Theo Wullfraat & Partners
Investor
a dodavatel
konsorcium: Eneco, Dura Vermeer,
Roodenburg Installatiebedrijf
Interiér Coors Interieurbouw
Cena
rekonstrukce6,3 milionu Eur
8
14|15 BAŤŮV INSTITUT VE ZLÍNĚ – KONVERZE BUDOV 14 A 15
❚ 14|15 BATA INSTITUTION IN ZLÍN – CONVERSION
OF BUILDINGS 14 AND 15
2 5
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
Juraj Sonlajtner, Jakub Obůrka,
Radim Hejný
Ve zlínském výrobním areálu Baťovy továrny
byla v loňském roce dokončena rekonstruk-
ce a konverze dvou objektů, které jsou nyní
sídlem tří kulturních institucí – muzea, gale-
rie a knihovny. ❚ Last year reconstruction
and conversion of two objects was concluded
within the production premises of the Bata
manufacture. They now house three cultural
institutions – a museum, gallery and a library.
Výrobní areál původní Baťovy továrny
ve Zlíně je jedním z největších skvostů
české industriální architektury. Jednot-
livé budovy jsou v současnosti postup-
ně rekonstruovány a celý areál získává
novou tvář.
V roce 2009 proběhla architektonic-
ká soutěž na rekonstrukci a konverzi
dvou budov č. 14 a č. 15 postavených
v letech 1948 až 1949 podle návrhu Ji-
řího Voženílka. Rekonstrukce začala
v roce 2011 a byla dokončena v srpnu
2013. V opravených budovách našly
pod souhrnným názvem „14|15 Baťův
institut“ nové sídlo kulturní instituce
Zlínského kraje – Krajská galerie vý-
tvarných umění, Muzeum jihovýchod-
ní Moravy a Krajská knihovna Františka
Bartoše.
ARCHITEKTONICKÉ ŘEŠENÍ
Navržený koncept reaguje na nutnost
významového propojení dvou domů
a tří funkcí v jednu identitu a prosto-
rovou potřebu dostavby skladu knih
(obr. 3). Sklad knih je nedostupným de-
pozitářem, tajemstvím a srdcem kom-
pozice. Vstupní platforma – otevřené
nádvoří vytvořené horizontální hmotou
skladové budovy dává prostoru me-
zi budovami nový účel a novou propor-
ci. Je navržena nejen jako vstupní pro-
stranství kulturního centra, ale zároveň
jako místo mnoha tváří a mnoha úče-
lů. Venkovní výstavní plocha pro sochy,
multimediální prostorové instalace, kon-
certy a jiné kulturní akce, je rovněž nově
vytvořeným veřejným místem v organis-
mu města. Plocha bude jevištěm a spoj-
nicí objektu s městem.
Původní tovární objekty jsou ucele-
ným architektonickým dílem mimořád-
né kvality, zejména v kontextu se sou-
dobou tvarově přebujelou architekturou
vynikají racionálním řádem a výrazovým
klidem. Na dobových fotografiích poří-
zených čerstvě po výstavbě, kdy nebyl
objekt ověšen vedením vzduchotechni-
ky či plakáty, působí takřka palácovým
dojmem. Právě tento majestátně klidný
výraz je vhodný pro instituce, které zde
nově našly svá sídla, a jeho oživení bylo
záměrem návrhu.
Hmota skladu byla navržena jako jed-
nopodlažní platforma, která obě stáva-
jící budovy spojuje a vytváří mezi nimi
veřejné prostranství. Tato konfigurace
hmot je v souladu s původním hmoto-
vým uspořádáním a zároveň vytváří no-
vý výrazný prostor. Platforma je prove-
dena z pohledového betonu, čímž je vi-
ditelně přiznána nová část. Klidné ne-
Obr. 1 14|15 Baťův institut, dva původní
zrekonstruované objekty s železobetonovou
vestavbou platformy ❚ Fig. 1 14|15
Bata institution, two original objects, now
reconstructed, with in-built reinforced concrete
platform
1
2 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
dramatické pojetí platformy přenáší po-
zornost na původní stavby. Do bývalých
továrních budov bylo zasaženo co mož-
ná nejméně.
Provozní uspořádání volně navazu-
je na původní osovou geometrii stav-
by. Základem dispozičního schéma-
tu je osa tvořená výtahovými věžemi,
v kterých jsou umístěna hlavní komuni-
kační jádra obou domů. Oproti původ-
nímu schématu továrny se tak dostává
do centra dispozice tok lidí a knih mís-
to výrobků a materiálu. Vstupní podlaží
budovy č. 14 (galerie a muzeum) protí-
ná pěší osa, která zpřístupňuje veřejnou
platformu a vstupní halu budovy č. 15
(knihovna) s ulicí – budoucí hlavní osou
areálu. Platforma je dále přístupná po-
mocí ramp a schodišť na východní i zá-
padní straně.
Jednotlivé funkce jsou z pohledu in-
tenzity aktivit veřejnosti rozmístěny asy-
metricky. Muzeum a galerie jsou klid-
nější, v knihovně (ve vstupním podla-
ží) jsou soustředěny rušnější funkce.
Obě budovy jsou stavebně samostat-
nými oddělenými objekty, avšak umís-
těním funkcí se doplňují a vytvářejí je-
den celek.
Stejně jako venkovní architektonický
výraz je unikátní, tak i vnitřní prostory to-
várních budov jsou velkolepé. Zachová-
ní jejich působivosti je jedním z hlavních
principů utváření dispozic. Koncová po-
le skeletu zůstávají vyhrazena, tak jako
v původním konceptu továren, pro hy-
gienické zázemí a další servisní funkce.
Stropní desky a schodiště mezipater
v koncových polích jsou v návrhu vzhle-
dem k nevyhovující světlé výšce odstra-
něny. Zůstávají pouze ve dvou podla-
žích v budově 14, která slouží k výstav-
ním účelům, a stávají se součástí expo-
zice. Původní koncová schodiště zůstá-
vají zachována, netvoří však už hlavní
vertikální komunikace, ale slouží jako
požární úniková schodiště a jako ved-
lejší spojnice mezi některými podlažími.
PŮVODNÍ BUDOVY Č. 14 A 15
Budova č. 14 je má sedm nadzemních
a jedno podzemní podlaží, poslední dvě
podlaží jsou původní nástavby. Budova
č. 15 má šest nadzemních a jedno pod-
zemní podlaží, poslední podlaží je pů-
vodní nástavba.
Základové podmínky u obou budov
byly složité, nicméně hodnoty únos-
ností základových zemin byly vyšší, než
se původně předpokládalo. Základová
konstrukce je tvořena jehlanovými pat-
kami o půdorysných rozměrech 3,9 ×
3,9 m, které jsou umístěny pod vnitřní-
mi sloupy. Patky pod obvodovými slou-
py mají rozměr 2,5 × 2,5 m. Konco-
vé úseky budov jsou založeny na žele-
zobetonové základové desce tloušťky
900 mm. Původní základové konstruk-
ce nemusely být sanovány.
Nové ocelové vestavby – ocelové rá-
my pro vynesení schodiště a výtaho-
vých šachet v původních přístavcích
jsou založeny na železobetonové desce
podporované pilotami.
Nosnou konstrukci původních objektů
č. 14 a 15 tvoří železobetonový monoli-
tický skelet. Jedná se o systém železo-
betonových sloupů s modulací 6,15 m
podélně vedených ve třech traktech.
Staticky se jedná o rámovou konstruk-
3a
3e
2
4 5
2 7
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
ci o třech polích a pěti podlažích. Další
dvě, resp. jedno podlaží jsou přístavby
na podstatně menším půdorysu stavby.
Objekty jsou v podélném směru rozdě-
leny na tři dilatační celky délky 30,75 m.
Dilatace jsou řešeny zdvojením sloupů
a trámů v stropních konstrukcích.
Sloupy jsou převážně kruhové o prů-
měru 650 mm v 1. a 2. NP pro vnitř-
ní sloupy a o průměru 500 mm pro ob-
vodové sloupy a vnitřní sloupy 3. až
5. NP. V místě dilatací jsou sloupy půl-
kruhové/půloválné. V koncových úse-
cích budovy jsou sloupy kruhové o prů-
měru 500 mm.
Sloupy jsou na úrovni pod stropní
deskou svázány horizontálním systé-
mem železobetonových průvlaků orien-
tovaných podélně a trámů orientova-
ných příčně. Stropní konstrukce je tvo-
řena železobetonovou deskou tloušťky
60 mm spřaženou na železobetonovém
trámovém roštu. Parapety jsou vyzdě-
ny z plných cihel s meziokenním zdě-
ným pilířkem a roznášecí železobetono-
vou parapetní deskou mezi betonovými
sloupy a zděnými sloupky.
Ve středním dilatačním celku se na-
chází přístavky, které sloužily jako ko-
munikační jádra. Přístavky byly zbou-
rány. Jejich obvodové konstrukce by-
ly znovu vystavěny a uvnitř byla zhoto-
vena nová ocelová komunikační jádra.
VÝSLEDKY PRŮZKUMU
KONSTRUKCÍ A POSOUZENÍ
Z dostupných podkladů, stavebně tech-
nického průzkumu konstrukce budovy
a statického posouzení před zahájením
rekonstrukce a v jejím průběhu vyplynuly
následující závěry a požadavky:
• byla zjištěna nižší pevnost betonu
oproti původnímu projektu:
- budova č. 14: stropní konstruk-
ce C9/12,5, sloupy C8/10 (vzorky
z 3. NP),
- budova č. 15: stropní konstrukce
C12/15, sloupy C9/12,5 (vzorky –
3. NP),
• zjištěný stav sloupů:
- hloubka karbonatace: 1 až 8 mm,
průměrná hodnota 3 mm,
- tloušťka krycí betonové vrstvy: 5 až
55 mm, s průměrnou hodnotou
30 mm,
• zjištěný stav stropní konstrukce:
- hloubka karbonatace: 0 až 6 mm,
průměrná hodnota 2 mm,
3b 3c 3d
3e
6 7
Obr. 2 Fasáda se systémem
železobetonových průvlaků a sloupů
propsaných na obě strany pláště,
s parapetními a meziokenními vyzdívkami
z lícových plných cihel ❚ Fig. 2 Façade
with a system of reinforced concrete beams
and columns traced to both sides of the
casing, with exposed bricks round the
windowsills and between the windows
Obr. 3 a) Půdorys 1. PP, b) půdorys 1. NP,
c) půdorys 2. NP, d) půdorys 3. NP, e) příčný
řez objektem ❚ Fig. 3 a) Layout of the 1st
under ground floor, b) layout of the 1st above
ground floor, c) layout of the 2nd above ground
floor, d) layout of the 3rd above ground floor,
e) cross section of the object
Obr. 4 Železobetonový skelet
zbavený nevyhovujících částí ❚
Fig. 4 The reinforced concrete frame,
with inappropriate parts removed
Obr. 5 Zesilování průvlaků a hlavice sloupu
❚ Fig. 5 Strengthening the girders and
column head
Obr. 6 Zesilování sloupů obetonávkou
tloušťky 100 až 150 mm ❚
Fig. 6 Strengthening the columns by round
concreting of 100 – 150 mm thickness
Obr. 7 Vázání výztuže základové desky
platformy ❚ Fig. 7 Binding the
reinforcement of the base slab of the platform
2 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
- tloušťka krycí betonové vrstvy: 10 až
45 mm, průměrná hodnota 24 mm,
• při hodnocení provedených sond ne-
byla evidována žádná výrazná koroze
ocelové výztuže, pouze ojedinělý vý-
skyt lokální povrchové koroze, nedo-
šlo k zhoršení pevnostních parametrů
betonu hodnocených konstrukcí pů-
sobením CO2 či jiných agresivních lá-
tek, stav železobetonového skeletu byl
vyhodnocen jako velmi dobrý,
• chyby v původní projektové dokumen-
taci z roku 1946 – v dolních sloupech
méně výztuže než v horních podlažích
(ověřeno sondami),
• oproti projektu zjištěno menší procen-
to vyztužení jednotlivých prvků kon-
strukce (ověřeno sondami),
• původní konstrukce nebyla navrže-
na a prověřena na zatížení větrem (ne-
ní uvedeno v původním statickém vý-
počtu),
• v průběhu rekonstrukce byly po od-
stranění cementových potěrů zjiště-
ny statické trhliny ve stropních des-
kách prakticky ve všech podlaží obou
budov,
• nutnost zesílení stropních desek pod
sklady a regály knihovny, kde je poža-
dováno zatížení ≥ 5 kN/m2,
• nutnost podchytit základy při předpo-
kládaném zatížení nebo při zřizová-
ní suterénů,
• nutnost zesílení střechy u teras v sou-
vislosti s uvažovaným shromažďová-
ním lidí.
KONCEPT STATICKÉHO ŘEŠENÍ
Návrhová životnost obou objektů již
skončila, a proto bylo nutné je navrh-
nout na novou životnost. Podle normy
ČSN EN 1990 patří z hlediska návrho-
vé životnosti do kategorie S4 s předpo-
kládanou návrhovou životností padesát
let, z hlediska následků porušení do tří-
dy CC2 a z hlediska spolehlivosti do tří-
dy RC2.
Po aplikaci všech architektonických
zásahů do objektů následovalo kom-
plexní statické posouzení stávajících
objektů a návrh nových prvků konstruk-
ce podle platných norem s reálnými pa-
rametry materiálů. Konstrukce byla dle
ČSN EN 1991-4 posouzena na zatí-
žení větrem (I. větrová oblast – vb,o =
22,5 m s-1, ve výpočtech uvažovány mi-
nimální hodnoty) a dle ČSN EN 1998
na seismicitu (referenční zrychlení zá-
kladové půdy agR = 0,06 g, ve výpo-
čtech uvažovány minimální hodnoty).
NAVRŽENÁ OPATŘENÍ
Navržený nový nosný systém zacho-
vává rámové působení železobetono-
vé konstrukce, dilatace objektu jsou po-
nechány v původních místech. Do nos-
ného železobetonového skeletu bylo při
stavebních úpravách zasahováno z dů-
vodů nedostatečné únosnosti stávají-
cích železobetonových konstrukcí v no-
vém funkčním využití.
Vzhledem k nevyhovujícím světlým
výškám byly odstraněny stropní des-
ky vestavěných pater – stávající hygie-
nické zázemí budovy č. 15 a částeč-
ně i v budově č. 14 (vyjma 2. a 3. NP),
v krajních modulech při východní a zá-
padní fasádě objektů. Sloupy a průvla-
ky zůstaly zachovány.
Užitné zatížení bylo v prostorách se
shromažďováním osob (pro kategorii
Obr. 8 Sál Krajské knihovny Františka
Bartoše ❚ Fig. 8 Hall of the František
Bartoš County library
Obr. 9 Garáže pro návštěvníky v budově
č. 15 ❚ Fig. 9 Visitors garages in building
No 15
Obr. 10 Muzeum jihovýchodní Moravy
❚ Fig. 10 Museum of Southeast Moravia
Obr. 11 Krajská galerie výtvarného umění ❚
Fig. 11 County art gallery
8
9 10
2 9
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
zatížení C3) omezeno provozním opat-
řením na hodnotu 3 kN/m2, toto omeze-
ní umožňuje platná norma.
V oblastech s regály se zatížením vět-
ším než 5 kN/m2 (prostory knihovních
regálů, depozitář galerie, archivy mu-
zea a galerie – cca 20 % stropních de-
sek) bylo navrženo zesílení stropů. Ze-
sílení stropních konstrukcí bylo řeše-
no zvětšením jednotlivých průřezů při-
betonováním k stávajícím prvkům, a to
buď jednostranně, nebo oboustranně.
V některých místech byla navržena no-
vá stropní deska tloušťky 80 mm ulo-
žená na zesílené trámy. V průběhu sa-
motných prací bylo nutné stávající trámy
podpírat z důvodu oslabení trámových
prvků při odstranění stropních desek.
Podlahová vrstva tloušťky 20 mm by-
la na všech stropních deskách z důvo-
du odlehčení konstrukce odfrézována,
s následným statickým zajištěním od-
halených trhlin („sešívání“ a lepení trhlin
epoxidovým lepidlem a vlepení ocelo-
vých sponek do vyfrézovaných drážek).
V místech, kde bylo nutné udělat no-
vé otvory ve stropní konstrukci, byly pů-
vodní stropy odstraněny a byly zhoto-
veny nové.
Střešní konstrukce byla zesílena.
Všechny obvodové průvlaky byly ze-
síleny přibetonováním na straně inte-
riéru, prvky byly konstrukčně propojeny
lepenou výztuží, vnitřní průvlaky v mís-
tech vyššího zatížení byly zesíleny obe-
tonováním stávajícího průřezu, ulože-
ny jsou na hlavicích zesilovaných slou-
pů (obr. 5).
Všechny sloupy byly zesíleny obe-
tonávkou tloušťky 100 mm, popř.
150 mm, se zachováním kruhového
průřezu pro vnitřní sloupy (obr. 6), ob-
vodové sloupy byly zesíleny obdélníko-
vými přibetonávkami pouze na straně
interiéru. Dilatační sloupy byly sepnu-
ty nerezovými obručemi a před pro-
vedením přibetonávek a obetonování
byl na stávající prvky nanesen spojova-
cí můstek.
Nová komunikační jádra jsou kvůli mi-
nimalizaci nákladů na nové zakládání
objektů ocelová a se stávajícím objek-
tem jsou propojena vertikálně posuv-
ným kotvením.
Z výtahových přístavků zůstaly za-
chovány pouze obvodové konstrukce
a vnitřní konstrukce jsou nové, převáž-
ně ocelové. Zděná část přístavku z 80.
let 20. století v budově č. 14 byla zru-
šena a postavena znovu.
Nejvýraznější zásah do nosné kon-
strukce byl proveden v budově č. 15,
kde byl v úrovni -0,9 m vložen nový me-
zistrop s užitným zatížením 6 kN/m2
a požární odolností R 60 (vzhledem
na nedostatek místa a vzdálenosti pod-
por cca 6 m byl použit ocelobetonový
systém slimfloor). Do vzniklého prosto-
ru bylo možné umístit jedno administra-
tivní a jedno parkovací podlaží.
Původní vnější okna s jednoduchým
zasklením byla z části repasována
a tam, kde to bylo nezbytné, byla na-
hrazena replikami, v původní rastra-
ci a se subtilním rámovím. Vnitřní no-
vá okna s přerušeným tepelným mos-
tem jsou zasklena izolačním dvojsklem.
V meziokenním prostoru, který je pro-
větráván, jsou umístěny horizontální ro-
lety. Okna umožňují přirozené provětrá-
vání vnitřních prostor.
NOVÁ PŘÍSTAVBA
Nová konstrukce skladu knih s jedním
nadzemním a jedním podzemním pod-
lažím je založena na základové desce
podporované v místech sloupů velko-
průměrovými pilotami (obr. 7). Její nosná
konstrukce je železobetonový kombino-
vaný stěnovo–skeletový systém, obvod
konstrukce tvoří železobetonové stěny
a vnitřní dispozice je uvolněna ortogo-
nální sítí sloupů. Stropní konstrukce je
tvořena železobetonovou deskou ulože-
nou na systému průvlaků a trámů.
ZÁVĚR
1. května 2013 se slavnostně otevře-
ly dveře muzea a galerie, návštěvníci
knihovny však museli počkat až na září.
Po desítkách let provizorního umís-
tění na několika místech Zlína má ny-
ní Muzeum jihovýchodní Moravy i Kraj-
ská galerie výtvarných umění, která se
věnuje především českému a sloven-
skému výtvarnému umění a architek-
tuře 19. až 21. století, důstojné prosto-
ry pro svoje sbírky a mohou tak konku-
rovat významným evropským kulturním
institucím.
Ing. arch. MgA Juraj Sonlajtner
Ing. arch. Jakub Obůrka
e-mail: [email protected]
oba: City Work, s. r. o.
www.citywork.cz
Ing. Radim Hejný
Centroprojekt group, a. s.
e-mail: [email protected]
Fotografie: 1, 2, 8 až 11 – archív 14|15 Baťův
institut, 4, 5 a 7 – archív společnosti Metrostav,
6 – archív City Work
Investor Zlínský kraj
Architektonický návrh
City Work Ing. arch. MgA Juraj Sonlajtner, Ing. arch. Jakub Obůrka
SpolupracovníciIng. Aleš Herold, Ing. arch. Jan Mizera, Ing. arch. Nina Pevná
Generální projektant
A.D.N.S. production, s. r. o.
Projektant Centroprojekt group, a. s.
Generální dodavatel
Sdružení KKVC Zlín: PSG-International, a. s., Zlínstav, a. s., PSG, a. s., Pozimos, a. s., Vodohospodářské stavby Javorník-CZ, s. r. o., Metrostav, a. s., Strabag, a. s.
Architektonická soutěž
srpen 2009
Projekt březen 2010 až srpen 2011
Realizace září 2011 až červenec 2013
Náklady cca 800 mil. Kč (bez DPH)
11
3 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
Jan Soukup
V článku je popsána celková rekonstrukce dvou
120m chladicích věží, která probíhá v rámci kom-
plexní obnovy elektrárny Prunéřov II. ❚ The
article describes the overall reconstruction of
two 120m tall cooling towers that is carried out
within the complete renovation of the Prunéřov II
power plant.
V rámci komplexní obnovy elektrárny
Prunéřov II, která byla uvedena do pro-
vozu v letech 1981 až 1982, jsou mo-
dernizovány tři z celkových pěti výrob-
ních bloků. Součástí obnovy elektrárny
je rekonstrukce chladicích věží, které se
nacházejí v jedné řadě severovýchodně
od hlavního výrobního bloku. Věže prošly
dílčími rekonstrukcemi v devadesátých
letech při tzv. „první vlně ekologizace“
provozu uhelných zdrojů, kdy byly od-
sířeny elektrárny v severních Čechách,
a v současnosti probíhá „druhá vlna“.
Cílem probíhající celkové rekonstruk-
ce chladicích věží je dosáhnout sou-
dobého technického stavu za použi-
tí nejmodernějších poznatků a techno-
logií dostupných na trhu. Plánovaná ži-
votnost díla je čtyřicet let s periodickou
údržbou.
Předmětem článku je rekonstrukce
věží číslo 2 a 3. Technické řešení pro
obě chladicí věže je naprosto identic-
ké, jediný rozdíl je pouze v úhlu vstupu
kouřovodu do chladicích věží. V sou-
časné době je rekonstrukce chladi-
cí věže číslo 3 kompletně dokončena,
věž je v provozu a práce jsou provádě-
ny na chladicí věži číslo 2. Ta by měla
být dokončena a uvedena do provozu
v průběhu roku 2014.
DEMONTÁŽNÍ A DEMOLIČNÍ
PRÁCE
Po odstavení chladicí věže bylo nejdří-
ve přistoupeno k demontáži stávající
chladicí technologie. Bloky elimináto-
rů (zařízení zabraňující vynášení drob-
ných vodních kapek, které s sebou str-
hává chladicí vzduch proudící v chla-
dicí věži) byly vyneseny ven z chladi-
cí věže, byla provedena jejich repase
a příprava pro zpětnou montáž. Ostat-
ní části zařízení chladicí věže, např. po-
trubí rozvodu oteplené vody, rozstřiko-
vací trysky a bloky chladicího systé-
mu, byly demontovány a transportová-
ny k likvidaci.
Pro umožnění vjezdu těžkých me-
chanismů do bazénu ochlazené vody
byly před zahájením demoličních pra-
cí hydraulickými nůžkami na pásovém
podvozku zdemolovány dva podpěrné
1
REKONSTRUKCE CHLADICÍCH VĚŽÍ V ELEKTRÁRNĚ
PRUNÉŘOV II ❚ RECONSTRUCTION OF THE COOLING
TOWERS IN PRUNÉŘOV II POWER PLANT
3 1
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
sloupy pláště chladicí věže a v nezbyt-
né míře také stěny bazénu.
Následovala demolice původní že-
lezobetonové prefabrikované vestav-
by, ocelových potrubí chladicí vody
i zimního ostřiku a původních ocelo-
vých stoupacích kanálů. Výsledkem
těchto prací byla čistá betonová sko-
řepina chladicí věže s prázdnou nádrží
na ochlazenou vodu.
NÁDRŽ CHLADICÍ VODY
Původní nádrž chladicí vody o polo-
měru 53,3 m byla dělená na polovi-
ny s šesti ocelovými stoupacími kaná-
ly oteplené vody. Každá část mohla být
provozovaná samostatně.
Nové řešení koncepce věže pracu-
je pouze se čtyřmi novými železobe-
tonovými stoupacími kanály čtverco-
vého půdorysu se světlostí 2 500 mm
a tloušťce stěn od 750 do 300 mm.
Vždy dva kanály jsou zapojeny sério-
vě na jednu větev nového potrubí chla-
dicí vody. Provedení všech stoupa-
cích kanálů je prakticky shodné, vnitřní
uspořádání se liší tím, jedná-li se o ka-
nál průběžný či koncový. Ze stávajících
možných napojení v armaturních ko-
morách před chladicí věží jsou použity
dvě větve přívodního potrubí Ø 2 020 ×
10 mm do nádrže chladicí vody a pro-
cházejí stěnou nádrže na stejném mís-
tě jako doposud. Každá z obou větví
potrubí Ø 2 020 × 10 mm je zavede-
na do jednoho průběžného stoupací-
ho kanálu, z kterého potom pokraču-
jí redukovaná přívodní potrubí Ø 1 620
× 10 mm do stoupacích kanálů kon-
cových.
Původní betonová deska dna nádrže,
která nevyhověla současným normám
a požadované únosnosti, byla zdemo-
lována. Pro zajištění jednotného sklonu
nové monolitické železobetonové des-
ky dna nádrže směrem k odtokovému
objektu byl uložen spádový beton vy-
ztužený KARI sítí. Na něj byla polože-
na vodotěsná izolace, která má záro-
veň separační a kluznou funkci mezi
spádovým betonem a deskou dna ná-
drže. Nová deska dna nádrže má jed-
notnou tloušťku 200 mm a tvoří nosný
podklad pro nově budovanou prefab-
rikovanou nosnou konstrukci (obr. 2).
Na desce byly vybetonovány monoli-
tické železobetonové patky s kalichem
pro sloupy nové vestavby. Patky jsou
s deskou spojené betonářskou výztuží.
SANACE PLÁŠTĚ CHLADICÍ
VĚŽE
V rámci generální opravy byla prove-
dena sanace vnitřního a vnějšího pláš-
tě chladicí věže, šikmých stojek podpí-
rajících tento plášť, armaturních komor
a bazénu ochlazené vody. Práce by-
ly provedeny v souladu s podnikovou
normou ČEZ PN 009 [1], která stano-
vuje podmínky sanace železobetono-
vých konstrukcí chladicích věží v pro-
vozovnách ČEZ.
Prvním krokem byla diagnostika
skutečného stavu konstrukcí pomocí
akustického trasování a označení po-
rušených míst. Následně byly za po-
užití elektropneumatických kladiv po-
ruchy otevřeny a odstraněn zdegrado-
vaný beton. Pro přípravu povrchu stá-
vajícího betonu bylo zvoleno tryskání
suchým abrazivem, kterým je zajištěn
vhodný kotevní profil na stávajícím be-
tonu a zároveň je případná obnažená
výztuž otryskána na stupeň Sa 2 ½.
Poté byla aplikována ochrana výztuže
na cementové bázi zušlechtěná epoxi-
dem, která zajistí její dlouhodobou pa-
sivační ochranu. Profil konstrukcí byl
obnoven za použití reprofilačních ma-
teriálů s cementovým pojivem, které
byly naneseny ručně nebo za pomocí
suchého torkretu.
Dalším krokem byla aplikace inhibi-
toru koroze na povrch železobetono-
vých konstrukcí. Tento přípravek pene-
truje konstrukcí přes celou krycí vrst-
vu výztuže a na povrchu výztuže ulpí-
vá a oddaluje vznik koroze a redukuje
její rychlost.
Obr. 1 Sanace vnitřního pláště
chladicí věže elektrárny Prunéřov II ❚
Fig. 1 Reconstruction of the inner
coat of the cooling tower of Prunéřov II
Obr. 2 Výztuž desky dna nádrže
chladicí vody s vytaženou výztuží
pro patky, do nichž bude osazena
nová železobetonová prefabrikovaná
vestavba ❚ Fig. 2 Reinforcement
of the base slab of the bottom of the
cooling water tank with reinforcement
for foots drawn out; here the new
precast reinforced concrete building-in
will be fitted
Obr. 3 Sanace vnějšího pláště
prováděná z montážní lávky ❚
Fig. 3 Reconstruction of the coat
from mounting catwalk
3
2
3 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
Finální fází sanačních prací bylo
provedení bariérových nátěrů. Vnitř-
ní strana skořepiny chladicí věže by-
la opatřena dvou-komponentním ná-
těrem na epoxidové bázi, který je
mechanicky odolný a zajišťuje ochra-
nu konstrukce před pronikáním vlh-
kosti a karbonatací. Vnější plášť ta-
hového komína byl opatřen nátěrem
na akrylátové bázi, který beton chrá-
ní, ale umožňuje difuzi vodních par
z konstrukce.
NOVÝ PROSTUP DO SKOŘEPINY
CHLADICÍ VĚŽE
Součástí opravy chladicích věží byla
příprava pro zaústění kouřovodů, která
spočívala zejména v provedení otvorů
o Ø 10,5 m do tahových komínů chla-
dicích věží. Jelikož dodatečné zřízení
prostupu ve skořepině pláště chladicí
věže typu Iterson 120 m se střednico-
vou rovinou ve tvaru rotačního hyper-
boloidu představuje při tloušťce skoře-
piny v oblasti prostupu 170 až 240 mm
velký zásah do nosné funkce skořepiny
tahového komína, bylo nutné ověřit je-
jí spolehlivost.
Statická analýza konstrukce byla pro-
vedena pomocí metody konečných
prvků na komplexním prostorovém
modelu chladicí věže (obr. 7). Statický
návrh úprav pláště a jeho posouzení
jsou zpracovány dle ČSN EN 1992-1-1
[2], zatížení větrem bylo stanoveno dle
ČSN EN 1991-1-4 [3].
Řešením bylo zesílení skořepiny
v okolí otvoru přibetonovaným žele-
zobetonovým výztužným prstencem
v konstantní šířce 2 800 mm a tloušť-
ce 300 mm. Prstenec byl proveden
torkretováním z betonu C30/37 XC3
do připraveného bednění. Vyztuže-
ní bylo provedeno z měkké výztu-
že z oceli 10 505 (R). Statické spo-
lupůsobení přibetonovaného zesi-
lujícího prstence bylo zajištěno příč-
ným předepnutím pomocí 240 kusů
4b4a
7a 7b 7c
5 6
3 3
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
3 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
předpínacích tyčí o nominálním prů-
měru 32 mm z oceli třídy 950/1050
(obr. 8a, b).
NOSNÁ PREFABRIKOVANÁ
VESTAVBA
Původní železobetonová vestavba by-
la nahrazena novou prefabrikovanou
železobetonovou konstrukcí v rastru
7 x 7 m (obr. 9 až 11).
Prefabrikované sloupy byly osaze-
ny do monolitických patek s kalichem
a zabetonovány. Sloupy nesou dvě
úrovně předpjatých prefabrikovaných
železobetonových průvlaků jako pod-
pěry pro systémové trámky. První úro-
veň systémových trámků je na kó-
tě +11,62 m a tyto trámky nesou blo-
ky chladicí výplně. Druhá úroveň trám-
ků je na kótě +15,47 m a je určena pro
nesení konstrukce eliminátorů a elimi-
nátorů samotných.
Do nosné prefabrikované vestavby je
včleněn systém hlavní distribuce otep-
lené vody. Sloupy vynášejí prefabriko-
vané žlaby o šířce 1 530 mm vychá-
zející ze stoupacích kanálů, do jejichž
stěn jsou zaústěny potrubní větve roz-
vodu vody.
Prefabrikovaná konstrukce je kombi-
nací betonových prvků s měkkou vý-
ztuží (sloupy) a předpjatou výztuží (prů-
vlaky a trámky). Je u nich dosažena
odolnost konstrukce na úrovni XA2,
zejména z důvodu obsahu síranových
solí v chladicí vodě. U prvků s měkkou
výztuží toho je dosaženo recepturou
betonu a potřebnými aditivy a u prvků
předpjatých dodatečným epoxidovým
nátěrem, shodným s nátěrovým sys-
témem pro vnitřní plášť chladicí věže.
CHLADICÍ TECHNOLOGIE
Na ocelové nerezové nosné konstruk-
ci, uložené na první úrovni systémových
trámků, jsou osazeny dvě vrstvy PVC
bloků chladicí výplně typu REKO 20,
s mírně nakloněným svislým kanálem.
Výška chladicí výplně je celkově 1 m.
Nad nimi je namontováno provozní PVC
potrubí rozvodu oteplené vody, které je
podepřeno závěsy z nerezové oceli třídy
ČSN 17240 a zaústěno do hlavních dis-
tribučních žlabů. Do potrubí je našrou-
bováno celkem 7 800 trysek REKO 01
zavodňujících chladicí systém.
Na druhé úrovni systémových trám-
ků je uložena nosná konstrukce elimi-
nátorů (část repasovaných, část no-
vých typu AOK-REKO). Je z kompozi-
tu, z kterého jsou i revizní lávky a zá-
bradlí. V zimním provozu bude chladicí
věž chráněna zimním ostřikem.
ZÁVĚR
Pozitivní výsledky testů a zkoušek do-
končené chladicí věže číslo 3 v rám-
ci jejího uvádění do provozu jsou dů-
Obr. 4 a) Stav železobetonového pláště
chladicí věže po provedení hrubého
předčištění, b) detail ❚ Fig. 4 a) Reinforced
concrete coat of the cooling tower after rough
pre-cleaning, b) detail
Obr. 5 Kontrola provedení přípravy podkladu
před aplikací následných vrstev
❚ Fig. 5 Checking the realized preparation
of the base coat before applying more layers
Obr. 6 Měření tloušťky provedeného nátěru
na vnitřním plášti chladicí věže ❚
Fig. 6 Measuring the thickness of the lack
layer on the inner coat of the cooling tower
Obr. 7 Výpočtové modely chladicí věže:
a) celkové schema, b) zatížení větrem, c) stálé
zatížení ❚ Fig. 7 Calculation models of the
cooling tower: a) overall scheme, b) wind load,
c) permanent load
Obr. 8 a) Dokončený nový prostup pro
zaústění kouřovodu (vnitřní průměr 10,5 m),
zesílený železobetonovým výztužným
prstencem a předepnutý příčnými předpínacími
tyčemi, b) po zaústění kouřovodu ❚
Fig. 8 a) Finished new recess for flue gas
ducting entrance (inner diameter 10.5 m),
strengthened by reinforced concrete ring and
pre-stressed by crossbars, b) after fitting the
gas ducting entrance
Obr. 9 Nová železobetonová prefabrikovaná
vestavba, a) výpočtový model, b) montáž ❚
Fig. 9 New reinforced concrete precast
building-in, a) calculation model, b) mounting
8a
9a
8b
9b
3 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
S A N A C E A R E K O N S T R U K C E ❚ R E H A B I L I T A T I O N A N D R E C O N S T R U C T I O N
kazem, že zvolené projektové řešení
opravy bylo správné. Výsledkem cel-
kové rekonstrukce je moderní techno-
logické zařízení splňující nejnáročněj-
ší požadavky na výkon a kvalitu prove-
dených prací.
Ing. Jan Soukup
Reko Praha, a. s.
Českobrodská 36/816
190 00 Praha 9
tel.: 266 310 661
www.reko-praha.cz
Investor ČEZ, a. s.
Projekt Reko Praha, a. s.
Realizace Reko Praha, a. s.
Termín
dokončení
věž č. 2: červenec 2013
věž č. 3: plánováno na červen
2014
Literatura:
[1] ČEZ PN 009 Technické podmínky pro
přípravu a kontroly oprav železobeto-
nových konstrukcí ve výrobnách ČEZ,
a. s., – chladicí věže a komíny, první
znění 1996
[2] ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2:
Navrhování betonových konstrukcí –
Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla
pro pozemní stavby, ČNI, 2006
[3] ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení
konstrukcí – Část 1-4: Obecná zatížení
– Zatížení větrem, ČNI, 2011
Obr. 10 Pohled na novou desku dna
chladicí věže, zaústění přívodního potrubí
do průběžného stoupacího kanálu oteplené
vody ❚ Fig. 10 View to the new slab at the
bottom of the cooling tower, entrance of the
piping into the running heated water canal
Obr. 11 Pohled z prostoru nádrže ochlazené
vody na dokončenou chladicí věž před
uvedením do provozu ❚ Fig. 11 View from
the cooled water tank to the finished cooling
tower before putting in operation
Obr. 12 Pohled na chladicí technologii věže
po jejím dokončení, v popředí je možné vidět
pochozí lávky umístěné na rozvodné žlaby
oteplené vody a ve střední části snímku
kompozitní konstrukci eliminátorů a eliminátory
samotné ❚ Fig. 12 View to the cooling
tower after finishing, in the front catwalks
on distribution channels of the heated water,
in the middle there is a composite eliminator
construction and the eliminators themselves
Obr. 13 Vnější plášť chladicí věže
po dokončení, se zaústěným kouřovodem
❚ Fig. 13 Outer coat of the cooling tower
after finishing, with the flue gas ducting
10
11
12
13
DIAGNOSTIKA PORÚCH CESTNÝCH BETÓNOVÝCH TUNELOV ❚
DIAGNOSTICS OF DEFECTS IN CONCRETE ROAD TUNNELS
3 53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
Ján Kucharík
V rámci výstavby diaľničnej siete boli
na Slovensku vybudované štyri tunely. Jedná sa
o špecifické konštrukcie z hľadiska namáhania
ako aj polohy. K špecifikám patrí aj prostredie
ktoré bolo analyzované, nakoľko predstavuje
významný degradačný vplyv na betónovú kon-
štrukcii ostenia tunelov. Na niektorých tuneloch
sa vyskytli poruchy spôsobené aj technolo-
gickými nedostatkami. V článku sú popísane
jednotlivé zistené poruchy, spôsob ich zisťo-
vania a sledovania ako aj výsledky diagnosti-
ky, vykonanej v tuneloch Horelica a Branisko.
Závery diagnostiky obsahujú odporúčania
pre navrhovanie, zhotovovanie a pre manuál
údržby tunelov. ❚ Four tunnels were built
for the speedway network in Slovakia. All of
them are specific structures from the pressure
and location point of view. Environment was
analysed to see how significant its impact
on concrete lining structure. In some tunnels
failures occurred caused also by technological
imperfections. The article describes individual
failures detected, how they were determined
and monitored, as well as result of diagnostics
carried out in the tunnels Horelica and Branisko.
Conclusion drawn from these results include
recommendations for design, realization and
maintenance of tunnels.
Cestné betónové tunely sú náročné in-
žinierske diela a s ich výstavbou na Slo-
vensku neboli väčšie skúsenosti. S roz-
širovaním diaľničnej siete vznikla potre-
ba realizácie takýchto objektov. Prie-
kopníckym činom bola výstavba diaľ-
ničných tunelov Branisko a Horelica,
na ktoré nadviazali stavby tunelov Sitina
a Bôrik. Tieto tunely sú dnes v prevádz-
ke a predstavujú objekty s vysokým do-
pravným zaťažením. Na sekundárnom
tunelovom ostení zo železobetónu i pro-
stého betónu bolo zaregistrovaných
via cero porúch. Mnohé sú svojim cha-
rakterom osobité, dané skutočnosťou,
že tunel ako podzemný objekt má špe-
cifické zaťaženie a namáhanie, osobi-
tý postup výstavby a doprava sa usku-
točňuje v relatívne uzavretom priestore.
PORUCHY V BETÓNOVOM
SEKUNDÁRNOM OSTENÍ
V tuneloch Horelica a Branisko bo-
li zaregistrované zvislé trhliny v približ-
ne v strede 10m blokov sekundárneho
ostenia do výšky cca 4 m od päty os-
tenia, šírky od 0,05 do 1 mm (obr. 1).
Pre rozhodnutie o spôsobe sanácie
bolo dôležité vykonané monitorovanie
aktivity trhlín. Merania, ktoré vykona-
li pracovníci KBKM SF STÚ Bratislava,
potvrdili stabilizovaný stav trhlín. Me-
dzi zainteresovanými odborníkmi pla-
tí názor, že vznikli následkom pôsobe-
nia hydratačného tepla a objemových
zmien betónu s prispením pôsobenia
vlastnej tiaže. Tento názor podporujú aj
parametre trhlín (smer a hustota). Nie
sú teda prejavom nedostatočnej únos-
nosti tohto betónového prvku. Ich vý-
skyt je považovaný za nežiaduci z hľa-
diska trvanlivosti objektu.
Pri budovaní tunelov nebol problém
s dosiahnutím požadovanej pevnos-
ti betónu. Ako problémový parameter
sa ukázala štruktúra povrchových vrs-
tiev, od ktorej závisí priepustnosť be-
tónu voči kvapalinám a plynom. Pri vi-
zuálnej kontrole boli v niektorých mies-
tach na povrchu betónu zistené ka-
verny a pri podrobnejšom prieskume
nadmerný výskyt pórov v povrchovej
betónovej vrstve. Výskyt takýchto po-
rúch má zásadný vplyv na životnosť tu-
nela, nakoľko ovplyvňuje vznik a rozvoj
korózie výstuže.
PÔSOBENIE AGRESÍVNYCH
LÁTOK NA BETÓN TUNELA
Je všeobecne známym faktom, že be-
tón tunela je vystavený zvýšeným ata-
kom zo strany dopravného priestoru.
V roku 2009 bolo uskutočnené mera-
nie kvality prostredia v tuneli Horelica
[1]. Analyzované bolo ovzdušie a kon-
denzát stečený z ostenia tunela v me-
siaci máj. Výsledky maximálnych hodi-
nových hodnôt sú v tab. 1.
Na betón tunelového ostenia pôsobia
koncentrované výfukové plyny, kon-
denzát a v zimných mesiacoch roz-
mrazovacie soli. Výfukové plyny ob-
sahujú oxid uhličitý, ktorý spôsobu-
je karbonatizáciu betónu. Jej prejavom
je zníženie pH, a tým zníženie alkalic-
kej ochrany proti vzniku korózie výstu-
že. Rozmrazovacie soli obsahujú zmes
chloridov, ktoré prenikajú do povrcho-
vých vrstiev betónu v spodnej časti os-
tenia, spôsobujú degradáciu betónu
a vytvárajú prostredie, priaznivé pre
vznik korózie výstuže.
Napriek skutočnosti, že vo vnútri tu-
nela sa posypové rozmrazovacie soli
nemajú aplikovať, slaná voda sa dostá-
va do tunela na kolesách áut a je roz-
strekovaná hlavne na steny sekundár-
neho ostenia do výšky cca 1 m. Be-
tóny v tejto úrovni sú preto vystave-
né priamemu pôsobeniu agresívnych
kvapalných látok. Slaný roztok preni-
ká do vnútra povrchovej vrstvy betó-
nu a uvoľnené chloridové ióny spôso-
bujú degradáciu povrchových vrstiev
betónu. Reagujú s betonárskou výstu-
žou a spôsobujú koróziu, ktorej prie-
beh je rýchlejší ako pri korózii od účin-
kov vlhkosti.
1Obr. 1 Trhliny
v ostení tunela
Horelica ❚
Fig. 1 Cracks in
lining in the Horelica
tunnel
3 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
DIAGNOSTIKA STAVU VÝSTUŽE
A KRYCEJ BETÓNOVEJ VRSTVY
SEKUNDÁRNEHO OSTENIA
Pri štandardnej diagnostike tunelového
ostenia sa kontroluje stav betónu, vý-
stuže a jej ochrany. Takáto diagnosti-
ka obsahuje zisťovanie pevnosti betónu
na povrchu, hrúbky krycej vrstvy, stavu
výstuže z hľadiska jej korózie, hĺbky kar-
bonatizácie a obsahu chloridov v krycej
betónovej vrstve.
Pevnosť betónu sa zisťuje nedeštruk-
tívne tvrdomernou metódou. Skúšky
sa vykonávajú podľa STN EN 12504
a STN 73 1373 a slúžia pre posúdenie
kvality betónu (pevnosť, rovnorodosť),
prípadne na odhalenie začínajúcej de-
gradácie. Výskyt trhlín sa zisťuje vizuál-
ne. Trhliny sa zakresľujú a ich šírky sa
meria optickým trhlinomerom. Zmena
šírky trhlín sa sleduje mechanickým de-
formometrom.
Hrúbka krycej vrstvy sa zisťuje buď
nepriamo pomocou profometra ale-
bo priamo v sondách. Priamy spô-
sob sa používa na tých miestach, kde
sa vi zuálne kontroluje stav výstuže.
Na mieste, kde sa nachádza výstuž, sa
zhotoví jadrový vrt priemeru 30 mm. Vrt
sa vedie až po úroveň výstuže. Získa sa
tak sondážny otvor, ktorý umožňuje po-
súdiť výskyt korózie. Na takomto mies-
te je možné priamo odmerať hrúbku
krycej vrstvy a nakalibrovať profometer.
Hrúbka karbonatizácie sa stanovu-
je nástrekom roztoku fenolftaleínu. Po-
stupuje sa podľa normy STN EN 14630.
Na čerstvo odvrtaný vývrt sa nastrie-
ka roztok a na troch miestach sa meria
hrúbka nesfarbenej vrstvy. Obsah chlo-
ridov sa stanovuje metódou „rapid chlo-
rid test“. So sledovanej vrstvy sa odvŕ-
ta betónový prášok. 1,5 g prášku sa
zmieša s analytickým roztokom. Obsah
chloridov sa zisťuje pomocou ponore-
nej sondy, napojenej na merací prístroj.
VÝSLEDKY DIAGNOSTIKY
OSTENIA TUNELA HORELICA
Diaľničný tunel Horelica dĺžky 605 m je
súčasťou obchvatu mesta Čadca. Pra-
vá tunelová rúra s obojsmernou pre-
mávkou bola uvedená do prevádzky
v roku 2004. V roku 2012 bola vykona-
ná diagnostika sekundárneho ostenia
tunela. Ostenie pozostáva z 52 blokov
a diagnostika bola vykonaná na polovi-
ci blokov. Výsledky z každého bloku bo-
li spracované do tabuľky a graficky bol
znázornený obsah chloridov. V tab. 2
sú výsledky diagnostiky z bloku 5 v blíz-
kosti portálu. Obsah chloridov je doku-
mentovaný na obr. 2. V grafe sú zná-
zornené obsahy chloridov v jednotlivých
vrstvách betónu a vyznačená aktuál-
na poloha výstuže (zelená čiara) a kri-
tická hodnota obsahu chloridov (červe-
ná čiara).
V tab. 3 sú výsledky z bloku 29 v stre-
de tunela. V betóne tohto bloku boli za-
znamenané poruchy (trhliny a kaver-
ny). Hrúbka krycej vrstvy je tu 70 mm
a koncentrácia chloridov v jej okolí sa
blíži ku kritickej hranici pre vznik koró-
zie výstuže.
Pri analýze výsledkov je na prvý po-
hľad zrejmé, že betón tunela je vystave-
ný extrémnemu namáhaniu od okolité-
ho prostredia (výfukové plyny, rozstre-
kovaná voda s obsahom rozmrazova-
cích solí). Dokumentujú to aj výsledky
merania hĺbky karbonatizácie, ktorá je
vzhľadom na vek konštrukcie (8 rokov)
značná. Alarmujúce sú výsledky mera-
nia obsahu chloridových iónov, difun-
dovaných do krycej betónovej vrstvy.
Z údajov a grafov vyplýva, že keby bo-
la hrúbka krycej vrstvy v súlade s pro-
jektom (40 mm), výstuž by sa nachád-
zala v silne agresívnom prostredí. V po-
vrchovej vrstve (0 až 10 mm) dochádza
umývaním stien sekundárneho ostenia,
ako aj účinkom rozstrekovania dažďovej
vody dopravou, k čiastočnému vypla-
vovaniu difundovaných chloridov. Maxi-
málne hodnoty obsahu difundovaných
chloridov (v % hmotnostných jedno-
tiek betónu, % hm. j. b.) sa nachádzajú
v hĺbke 10 až 20 mm. V hĺbke 40 mm,
čo je projektovaná vrstva krytia nad vý-
stužou, je koncentrácia 0,12 až 0,20 %,
čo niekoľkonásobne prevyšuje limit-
nú hodnotu 0,05 %, ktorá je považova-
ná za hranicu, kedy je pravdepodobný
vznik korózie výstuže.
Zistená kvalita betónu poukazuje na
to, že betón je pomerne nerovnorodý
(pevnosť betónu vykazuje značný roz-
Obr. 2 Výsledky
meraní obsahu
chloridov v bloku
č. 5 tunela
Horelica ❚
Fig. 2 Results of
measurement of
the chloride content
in block 5 in the
Horelica tunnel
hĺbka [mm]
ob
sah
[%
]
Tab. 2 Diagnostika sekundárneho ostenia bloku č. 5 v blízkosti portálu v tunelu Horelica ❚ Tab. 2 Diagnostics of the secondary lining in block 5, close to the Horelica tunnel portal
Hrúbka krycej vrstvy [mm] 90
Stav výstuže bez korózie
Pevnosť betónu [MPa]Rbkpriem Rbkmin trieda betónu
58 47 C40/50
Hrúbka skarbonatizovanej
vrstvy [mm]
A B C priemer
6 7 8 7
Obsah chloridov
v betóne [% hm. j. b.] *)0 až 10 10 až 20 20 až 30 30 až 40 50 až 60 60 až 70
0,25 0,43 0,34 0,19 0,076
Tab. 3 Diagnostika sekundárneho ostenia bloku č. 29 v strede tunela Horelica
❚ Tab. 3 Diagnostics of the secondary lining in block 29 in the middle of the Horelica tunnel
Hrúbka krycej vrstvy [mm] 70
Stav výstuže bez korózie
Pevnosť betónu [MPa]Rbkpriem Rbkmin trieda betónu
60 57 C45/55
Hrúbka skarbonatizovanej
vrstvy [mm]
A B C priemer
5 6 7 6
Obsah chloridov
v betóne [% hm. j. b.] *)0 až 10 10 až 20 20 až 30 30 až 40 50 až 60 60 až 70
0,28 0,42 0,32 0,14 0,036
Tab. 1 Výsledky merania kvality ovzdušia
tunela Horelica ❚ Tab. 1 Results of
measurements of the air pollution in the
Horelica tunnel
vzorka stanovenie hodnota
ovzdušie
CO [μg/m3] 2 095
NO [μg/m3] 2 600
NOX [μg/m3] 2 903
CO2 [ppm] 662
kondenzát
dusičnany [mg/l] 1,16
chloridy [mg/l] 1,76
sírany [mg/l] 21
2
3 73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
ptyl). Priemerné hodnoty v jednotlivých
blokoch sú vyššie ako projektovaná
trie da betónu. Na odobratých jadrových
vývrtoch bol zistený nadmerný výskyt
viditeľných pórov, čo urýchľuje prenika-
nie agresívnych látok do betónu. Exis-
tujúce trhliny pri vizuálnej kontrole vyka-
zovali znaky pasívneho chovania.
VÝSLEDKY DIAGNOSTIKY
OSTENIA TUNELA BRANISKO
Celková dĺžka južného tunelového tubu-
su je 4 974,6 m. Do prevádzky bol tu-
nel uvedený v roku 2003. Diagnostic-
ký prieskum bol zhotovený v roku 2013
a bol vykonaný v 16 vybraných blokoch.
Okrem výšky 1 m boli sledované aj ob-
lasti vo výške 2,5 m. Výsledky v kraj-
nom bloku č. 3 sú v tab. 4. a na obr. 3.
V tab. 5 sú výsledky z bloku č. 7 z výš-
ky 2,5 m a v tab. 6 sú výsledky zo stre-
du tunela (blok 252) z výšky 1 m.
Tunel Branisko je v prevádzke o rok
dlhšie ako tunel Horelica. Obsah chlori-
dov v krycej vrstve je tu vyšší. Bolo zis-
tené, že chloridy sa nedostávajú do be-
tónu ostenia iba rozstrekovaním od ko-
lies aut, ale v dôsledku vetrania sa
vzniknutý slaný aerosól dostáva do ce-
lého tunela. Príležitostne sa vozovka tu-
nela solí. Betón v tuneli Branisko je kva-
litnejší a hutnejší, bez pórov. Prejavilo sa
to na menšej hrúbke skarbonatizova-
nej vrstvy. Hrúbka krycej vrstvy je rôz-
na, pohybuje sa od 35 mm až do nezis-
titeľnej hĺbky.
Zaznamenaná bola aj povrchová ko-
rózia prútov, ale obsah chloridov v oko-
lí bol pod hranicou 0,05 %. Na rozdiel
od tunela Horelica nebolo zistené vy-
plavovanie chloridov z povrchu betónu
ostenia. Súvisí to jednak s kvalitou be-
tónu krycej vrstvy, jednak so systémom
prúdenia vzduchu v tuneli.
ZÁVER
Výsledky pozorovaní preukázali enorm-
né zaťaženie tunelov agresívnymi plyn-
nými a kvapalnými látkami. V oboch tu-
neloch sa zistilo, že v sledovanej úrov-
ni je vo väčšine prípadov krycia vrstva
v dôsledku poklesnutia výstuže výrazne
hrubšia ako projektovaná a vďaka nad-
mernej hrúbke krycej vrstvy zatiaľ nedo-
šlo k jej korózii.
Z výsledkov diagnostiky vyplynulo, že
projektovaná hrúbka krycej vrstvy vý-
stuže je v oboch tuneloch nedostatoč-
ná. Pri navrhovaní nových tunelov treba
zvážiť primerané zväčšenie krycej vrst-
vy. Pri zhotovovaní najmä vystužených
blokov sekundárneho ostenia sa tre-
ba zamerať aj na skvalitnenie všetkých
stupňov betonárskych prác. Riešením
je aj sekundárna ochrana betónu vhod-
ným materiálom, aby boli zohľadnené aj
prevádzkové požiadavky v tuneli.
Aktuálna je požiadavka sledovať stav
betónu sekundárneho ostenia tunelov
a ochrany výstuže skúškami v primera-
ných intervaloch a túto požiadavku za-
komponovať do manuálov pre údrž-
bu tunelov.
Tento příspěvek zazněl na konferenci Sanácia
betónových konštrukcií v prosinci 2013
ve slovenských Smolenicích.
Ing. Ján Kucharík, CSc.
VÚIS Mosty, s. r. o.
Gogoľova 18, 851 01 Bratislava
tel.: +421 903 752 596
e-mail: kucharik.vuismosty
@stonline.sk
Tab. 4 Diagnostika sekundárneho ostenia v krajnom bloku č. 3 v tunelu Branisko, vo výške 1 m
❚ Tab. 4 Diagnostics of the secondary lining in block 3 at 1 m high, in the Branisko tunnel
Hrúbka krycej vrstvy [mm] 90
Stav výstuže bez korózie
Pevnosť betónu [MPa]Rbkpriem Rbkmin trieda betónu
61 59 C45/55
Hrúbka skarbonatizovanej
vrstvy [mm]
A B C priemer
4 5 5 5
Obsah chloridov
v betóne [% hm. j. b.] *)0 až 10 10 až 20 20 až 30 30 až 40 40 až 50 60 až 70 80 až 90
0,5 0,26 0,10 0,029 0,011 0,007 < 0,005
Tab. 5 Diagnostika sekundárneho ostenia bloku č. 7 v tunelu Branisko, vo výške 2,5 m ❚ Tab. 5 Diagnostics of the secondary lining in block 7 at 2,5 m high in the Branisko tunnel
Hrúbka krycej vrstvy [mm] > 90
Stav výstuže bez korózie
Pevnosť betónu [MPa]Rbkpriem Rbkmin trieda betónu
61 59 C45/55
Hrúbka skarbonatizovanej
vrstvy [mm]
A B C priemer
2 3 3 3
Obsah chloridov
v betóne [% hm. j. b.] *)0 až 10 10 až 20 20 až 30 30 až 40 40 až 50 60 až 70
0,11 0,056 0,01 < 0,005
Tab. 6 Diagnostika sekundárneho ostenia bloku č. 252 zo stredu tunela Branisko, vo výške 1 m
❚ Tab. 6 Diagnostics of secondary in block 252 at 1 m high, from the middle of the Branisko
tunnel
Hrúbka krycej vrstvy [mm] > 100
Stav výstuže bez korózie
Pevnosť betónu [MPa]Rbkpriem Rbkmin trieda betónu
62 60 C50/60
Hrúbka skarbonatizovanej
vrstvy [mm]
A B C priemer
3 2 3 3
Obsah chloridov
v betóne [% hm. j. b.] *)0 až 10 10 až 20 20 až 30 30 až 40 40 až 50 60 až 70
0,41 0,13 0,023 < 0,005
*) v tab. 2 až 6, druhý riadok zdola – hĺbka [mm]
hĺbka [mm]
ob
sah
[%
]Obr. 3 Obsah
chloridov v krajnom
bloku B3 pri
západnom portáli
vo výške 1 m ❚
Fig. 3 Chloride
content in outsider
block at western
portal 3 at 1m high
Literatúra:[1] Bílek J.: Meranie kvality ovzdušia
v cestnom tuneli Horelica, Zdravotný ústav so sídlom v Ostrave, 2009
[2] Kucharík J.: Diagnostika ostenia tunela Horelica, VÚIS Mosty, s. r. o., 2012
3
DIAGNOSTIKA TRHLIN V BETONOVÝCH A ŽELEZOBETONOVÝCH
KONSTRUKCÍCH ❚ DIAGNOSTICS OF CRACKS IN CONCRETE
STRUCTURES AND REINFORCED CONCRETE STRUCTURES
3 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
Jiří Dohnálek
V příspěvku jsou popsány parametry ovlivňující
požadavky na omezení šířky trhlin z hlediska
funkčních vlastností železobetonových konstruk-
cí. Jedná se zejména o vodotěsnost, trvanlivost
a vliv trhlin na vzhled konstrukce. Aby bylo
možné trhliny zhodnotit z hlediska normových
požadavků, je nezbytné provést jejich přimě-
řenou diagnostiku. Ta se zaměřuje především
na popis délky trhlin, jejich polohy, rozmístění
na konstrukci (pasport), stanovení šířky trhlin,
resp. intervalu šířky, hloubky trhlin a případného
pohybu trhlin. V článku jsou popsány běžné
komerčně dostupné pomůcky, které umožňují
tyto parametry kvantifikovat a umožňují tak trhliny
posoudit z hlediska výše zmíněných funkčních
parametrů, případně navrhnout jejich vhodnou
sanaci. ❚ The article describes parameters,
influencing requirements for limiting crack
width with respect to functional properties of
reinforced concrete structures. These are mainly
water tightness, durability and influence cracks
on the visual appearance of the structure. To
be able to evaluate cracks with respect to
the requirements of norms, it is necessary to
carry out their appropriate diagnostics. This is
mainly focused on description of the length of
cracks, their location, placement on the structure
(passport), assessment of the crack width, or
width interval, depth of the cracks and possible
crack movement. The article describes common
commercially available tools, which allow for
quantification of these parameters and therefore
allow for assessment of the cracks with respect
to the above mentioned functional parameters,
and perhaps design their suitable rehabilitation.
Moto:
Třem věcem se nevyhneme:
• smrti,
• daním,
• trhlinám v betonu.
Trhliny jsou ve stavebnictví fenomé-
nem, který je vnímán velmi rozporně.
Typický je případ betonu a železobeto-
nu. Z jeho principu vyplývá, že bez trh-
lin nemůže dojít k aktivaci výztuže, tak-
že vznik trhlin je zcela zákonitý. Otáz-
kou je tedy spíše přípustná šířka trhlin,
resp. jejich počet.
V laické veřejnosti jsou naopak trh-
liny vnímány jako fatální defekt, který
ohrožuje bezpečnost konstrukce i je-
jí vzhled, a to prakticky za jakékoliv
situa ce (obr. 1a, b).
Situaci navíc komplikuje skutečnost,
že výpočetní posouzení šířky trhlin,
resp. návrh konstrukce na definovanou
šířku trhlin, je zatížen výraznými nejis-
totami a toleranční meze tohoto výpo-
čtu se pohybují v řádech desítek pro-
cent. V zahraniční literatuře se uvádí
horní toleranční mez až +90 %!
Je to dáno několika faktory:
Objemové změny betonu nejsou mě-
řeným ani garantovaným parametrem.
Hodnoty uváděné v normách nemusí
odpovídat skutečnosti, a to mimo jiné
i s ohledem na neustálé posuny v re-
cepturách betonových směsí. Změny
objemu frakcí hrubého kameniva, jeho
typu i maximálního zrna mohou vyvo-
lat zvětšení objemových změn v řádu
desítek procent, a to i u betonů stejné
pevnostní třídy. Objemové změny ne-
jsou současně ani sledovaným ani ga-
rantovaným parametrem u cementu.
Pokud známe objemové změny beto-
nu, jedná se obvykle o objemové změ-
ny zjišťované již na tuhnoucím a tvrd-
noucím betonu, takže počátek jejich
sledování se liší od okamžiku přidá-
ní vody do betonové směsi obvykle
o 24 h. Neměříme tedy celé objemo-
vé změny betonu, ale pouze jejich část.
Při vzniku trhlin v železobetonové
konstrukci dochází k synergii celé řa-
dy procesů, které se na vzniku trhlin
podílejí často obtížně specifikovatel-
ným podí lem. Staticky podmíněné trh-
liny jsou roz šiřovány v počátečních fá-
zích teplotními dilatacemi konstrukce
v souvislosti s vývojem hydratačního
tepla a následně pak rozšiřovány ob-
jemovými změnami v souvislosti s na-
stavováním rovno vážné vlhkosti betonu
(jeho vysycháním).
Je proto zcela běžné, že i velmi pre-
cizní návrh železobetonové konstruk-
ce na šířku trhlin vede ve skutečnos-
ti k vytvoření trhlin dvojnásobné i větší
šířky. U konstrukcí navržených na šíř-
ku např. 0,3 mm se běžně zjišťují trhli-
ny s šířkou 0,6 až 0,7 mm.
S výskytem trhlin je tedy nezbytné
počítat a prakticky vždy se zabývat
návrhem šířky trhlin i s uvážením výše
uvedených nejistot.
PŘÍPUSTNÉ ŠÍŘKY TRHLIN
Pro posouzení šířky trhlin najdeme nej-
vhodnější oporu v ČSN EN 1992-1-1,
Eurokód 2: „Navrhování betonových
konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravi-
dla a pravidla pro pozemní stavby“ [1].
V článku 7.3 „Omezení trhlin“ se kon-
statuje:
„Trhliny musí být omezeny tak, aby
1a 1b
Obr. 1a, b Marný souboj s trhlinami ❚
Fig. 1a, b Futile fight with cracks
3 93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
nedošlo k narušení řádné funkce
nebo trvanlivosti konstrukce, popř.
k nepříznivému ovlivnění jejího vzhle-
du.
Trhliny jsou obvyklé u železobeto-
nových konstrukcí namáhaných ohy-
bem, smykem, kroucením nebo ta-
hem, vyvozeným buď z přímého za-
tížení, nebo s omezením vynucených
nebo vnesených přetvoření.
Trhliny mohou vznikat i z jiných pří-
čin, např. vlivem plastického smršťo-
vání, nebo vlivem rozpínavých che-
mických reakcí ve ztvrdlém beto-
nu. Tyto trhliny mohou být nepřijatel-
ně široké, ale jejich vyloučení, popř.
omezení, není předmětem této ka-
pitoly.
Vznik trhlin lze připustit, aniž by
se omezovala jejich šířka, za před-
pokladu, že se nenaruší funkčnost
konstrukce.
Omezení vypočtené šířky trhlin wmax
se má stanovit s ohledem na před-
pokládanou funkci a charakter kon-
strukce, jakož i na náklady spojené
s omezováním šířky trhlin.“
Z těchto citací mimo jiné vyplývá, že
šířku trhlin není třeba omezovat, po-
kud se nenaruší funkčnost konstrukce.
Proto je nezbytné definovat ty funkč-
ní parametry, které jsou z hlediska vý-
skytu trhlin rozhodující.
Jedná se především o vodotěs-
nost betonových, resp. železobetono-
vých konstrukcí, dále o jejich životnost
a vzhled.
OMEZENÍ Š ÍŘKY TRHLIN
Z HLEDISKA VODOTĚSNOSTI
Požadavky na trhliny z hlediska vo-
dotěsnosti nalezneme jednak v ČSN
EN 1992-3, Eurokód 2: „Navrhování
betonových konstrukcí – Část 3: Nádr-
že na kapaliny a zásobníky“ [2], jednak
v ČSN 73 1208 [3].
V [2] se, shodou okolností opět,
v článku 7.3 „Omezení trhlin“ šířka trh-
lin dává do souvislosti s třídou nepro-
pustnosti konstrukce (třída 0 až třída 3).
U třídy nepropustnosti 1 (průsak je
omezen na malé množství, připouští se
několik povrchových skvrn nebo vlh-
kých míst) musí být v případě, že trhli-
ny budou procházet přes celou tloušť-
ku průřezu, jejich šířka maximálně wk1,
přičemž hodnota wk1 je definována
v závislosti na podílu hydrostatického
tlaku a tloušťky stěny nádrže. Pro po-
měr hD/h ≥ 5 je přípustná šířka 0,2 mm
(v ČSN 73 1208 0,15 mm), při poměru
hD/h ≥ 35 pak 0,05 mm. Pro mezilehlé
hodnoty lze lineárně interpolovat. V té-
to souvislosti se konstatuje, že u těch-
to trhlin lze očekávat, že se trhliny pro-
stupující celým průřezem samoutěsní
(v prvcích vyrobených z betonu vhod-
ného složení a nevystaveného během
provozu významným změnám zatížení
nebo teploty). Pokud nejsou k dispozici
spolehlivější informace, lze předpoklá-
dat samoutěsnění trhlin, pokud rozme-
zí poměrných přetvoření za provozních
podmínek je menší než 150 . 10-6 m,
tedy 150 μm.
Naopak se uvádí, že: „Jestliže sa-
moutěsnění je nepravděpodobné,
jakákoliv trhlina, procházející celou
tloušťkou průřezu, může vést k prů-
sakům bez ohledu na její šířku.“
Přitom je třeba zdůraznit, že kapalina
se trhlinou může šířit nejen v důsledku
hydrostatického přetlaku a řídit se tedy
tzv. Darcyho zákonem, ale může být
transportována i kapilární elevací, te-
dy za situace, kdy hydrostatický přetlak
v kořeni trhliny je prakticky zanedbatel-
ný. Z hlediska vodotěsnosti je tedy defi-
nice přípustné šířky trhlin závislá na řa-
dě okolností, zejména však na pohybu
trhliny v důsledku teplotních či jiných di-
latací, vyvolaných např. přitěžováním či
odlehčováním konstrukce.
ŠÍŘKA TRHLIN Z HLEDISKA
TRVANLIVOSTI ŽELEZOBETONU
Častým argumentem pro reklamaci trh-
lin je jejich schopnost transportovat
k výztuži plynný oxid uhličitý, tedy vy-
volávat karbonataci betonu, případně
chloridové ionty z posypových solí.
Tyto aspekty jsou již v citované [1] zo-
hledněny na str. 8 v tabulce 7.1N Do-
poručené hodnoty wmax [mm]. V závis-
losti na stupni prostředí ve smyslu ČSN
EN 206-1 [4] je definovaná maximální
přípustná šířka trhlin.
V případě koroze vlivem karbonatace
(XC) je pro prvé dva stupně (X0, XC1)
přípustná šířka 0,4 mm s poznámkou,
že pro tyto stupně nemá šířka trhliny
vliv na trvanlivost a uvedená hodnota
má zajistit přijatelný vzhled. Pokud ne-
jsou kladeny požadavky na vzhled, lze
uvedenou hodnotu zvětšit!
V případě stupně XC2, XC3 a XC4
je pak maximální šířka trhliny omeze-
na hodnotou 0,3 mm. V případě stup-
ně XD (koroze způsobená chloridy ji-
nými než z mořské vody) je pro stup-
ně XD1 a XD2 maximální šířka trhliny
0,3 mm. Stupeň XD3 (koroze způso-
bená chloridy, prostředí střídavě mok-
ré a suché) sice v tabulce uveden není,
ale popis prostředí XD3 a XD2 je prak-
ticky shodný.
Z uvedených skutečností lze tedy
dovodit, že posuzování železobeto-
nových konstrukcí z hlediska trvanli-
vosti je šířka trhliny 0,3 mm ve větši-
ně běžných případů (karbonatace be-
tonu, transport chloridových iontů) ak-
ceptovatelná.
ŠÍŘKA TRHLINY Z HLEDISKA
VZHLEDU KONSTRUKCE
Přítomnost trhliny v povrchu železobe-
tonové konstrukce přes všechna výše
uvedená racionální zdůvodnění nevylu-
čuje, že trhliny mohou být vnímány ru-
šivě ať již jako psychologický aspekt,
naznačující problematickou stabilitu
konstrukce, tak i jako prostý vzhledo-
vý defekt.
Žádný obecně platný normový před-
pis nemůže z estetického hlediska de-
finovat přípustnou šířku trhliny. Sou-
časně však je nelogické, aby technic-
ká pravidla (viz např. Technická pravi-
dla ČBS 03 Pohledový beton [5]), ale
i srovnatelné zahraniční předpisy pro-
blematiku výskytu trhlin např. v po-
hledovém betonu prakticky zcela po-
míjely.
V tabulkách, které charakterizují třídy
pohledového betonu (všeobecné po-
žadavky), se mezi kritérii uvádí struktu-
ra povrchu, pórovitost, vyrovnaná ba-
revnost, charakter pracovních spár,
rovinnost. O přípustnosti či nepřípust-
nosti trhlin je však zcela pomlčeno.
V této situaci tedy neexistuje sebe-
menší opora pro posouzení trhlin jako
vizuální vady. Prakticky jakákoliv trh-
lina může být tedy úspěšně reklamo-
vána jako vada estetická a skutečnos-
ti, uvedené v [1], mohou být jako ryze
technické, nikoliv estetické, odmítnuty.
DIAGNOSTIKA TRHLIN
Trhlina je zaznamenána vždy vizuálně,
a to především v závislosti na odstu-
pu pozorující osoby. Zvýraznění trhlin
se obvykle dosáhne záměrným či ne-
záměrným navlhčením povrchu s trh-
linami (horní líc železobetonové kon-
strukce po dešti). Z relativně kompakt-
ního povrchu zdánlivě vystoupí síť trh-
lin, která po vyschnutí může pro běž-
ného pozorovatele prakticky zmizet.
Podobně „překvapivě“ vystoupí z po-
vrchu vodorovné betonové konstruk-
ce trhliny po prováděné předúpravě
(např. brokování) a následném odsá-
tí prachu, který byť v nepatrné tloušťce
jemné trhliny pro běžného pozorovatele
skrývá.
V případě hydrotechnických staveb
se trhliny projevují lokálními průsaky
4 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
a jsou také z těchto důvodů vizuálně
ihned identifikovány.
Následuje více či méně hysterická re-
akce zúčastněných stran, která bý-
vá shrnuta obvykle do věty „na kon-
strukci jsou trhliny“. Vzhledem k to-
mu, že trhliny se velmi špatně fotogra-
fují, je většinou základním sdělením ta-
to slovní formulace, a to zpravidla bez
jakékoliv kvantifikace. S odstupem dnů
se pak výpověď přímých účastníků vý-
razně liší, a to jak v množství trhlin, tak
v jejich šířce i celkových důsledcích
pro objekt.
Diagnostika trhlin proto nemusí být
nijak přístrojově rafinovaná, ale mě-
la by být skutečně provedena. Nemě-
lo by se vycházet z lokální běžné pro-
hlídky osob různě motivovaných trhliny
„vidět či nevidět“.
Nezbytnou součástí diagnostiky trhlin
jsou proto tři, resp. čtyři položky:
• délka trhlin, poloha trhlin, jejich roz-
místění na konstrukci,
• šířka trhlin (interval šířky),
• hloubka trhlin,
• pohyb trhlin z hlediska teplotních dila-
tací a objemových změn betonu.
Zcela specifickým diagnostickým
úkolem pak je diagnostika mikrotrh-
lin ve struktuře betonu, tedy trhlin, kte-
ré jsou běžným vizuálním pozorová-
ním obtížně identifikovatelné a obvykle
na ně usuzujeme pouze zprostředko-
vaně. Toto zadání se vyskytuje zejmé-
na v těch případech, kdy na beton pů-
sobí degradační mechanismy nebo je
jeho struktura těmito mechanismy evi-
dentně již postižena.
POLOHA TRHLIN
Základním požadavkem diagnostiky
trhlin je získat přesnou informaci o lo-
kalizaci, tedy prostorovém, resp. pů-
dorysném rozmístění trhlin a součas-
ně zmapovat i jejich délku. Při té-
to „pasportizaci“ se automaticky pro-
vádí i zjištění šířky trhlin. Výstup musí
být tedy jednak grafický (obr. 2), jed-
nak kvantitativní (tabelární). V tabulce je
v příslušných řádcích lokalizována po-
loha trhliny, dále uvedena její délka, in-
terval její šířky a případně informace,
zda trhlinou dochází k průniku kapal-
ného média.
Obr. 2 Pasport trhlin v základové desce –
podlaze garáží ❚ Fig. 2 Passport of cracks
in a foundation slab
Obr. 3 Poměrové měřítko a měřící lupa
– základní pomůcky pro ověřování šířky
trhlin ❚ Fig. 3 Proportional measure and
measuring magnifying glass – basic tools for
assessment of crack width
Obr. 4 Trhlina v betonu zachycená digitálním
mikroskopem ❚ Fig. 4 Crack in concrete
viewed by digital microscope
Obr. 5 Zainjektovaná trhlina zachycená
digitálním mikroskopem ❚ Fig. 5 Injected
crack in concrete viewed by digital microscope
Obr. 6 Mikrotrhlina ve struktuře betonu ❚
Fig. 6 Microcrack in the structure of concrete
2
3
4 5 6
4 13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
Součástí je i zhotovení terénního gra-
fického náčrtu, který by měl v přijatel-
ném měřítku zobrazovat polohu trhlin.
Z tohoto náčrtu je možné ve většině
případů velmi snadno identifikovat do-
minantní příčinu trhlin, a zejména po-
stihnout rozdíl mezi trhlinami smršťo-
vacími a trhlinami staticky podmíněný-
mi. Pokud je např. podceněn výpočet
tzv. druhého mezního stavu (přetvoře-
ní), má např. u stropních desek obraz
trhlin zcela typický charakter, který od-
povídá průběhu kladných, resp. zápor-
ných momentů v ohýbané konstrukci.
Provedená pasportizace tak umož-
ňuje objektivně zhodnotit rozsah po-
škození konstrukce a významně napo-
máhá i k identifikaci příčin vzniku trh-
lin. Provádět pouze grafický náčrt bez
kvantifikace trhlin a naopak kvantifiko-
vat např. délku trhlin bez jejich přimě-
řeného grafického zachycení, je pro-
blematické.
ŠÍŘKA TRHLIN
Šířka trhlin je podstatným kvantitativ-
ním parametrem, který rozhoduje o ak-
ceptovatelnosti trhliny např. z hlediska
vlivu na její životnost [1]. Pro kvantifikaci
šířky trhlin obvykle zcela postačí běžně
používané příložné měřítko, substituují-
cí často vizitku subjektu, který diagnos-
tiku provádí. Přesnost měření při pečli-
vém provedení je na úrovni 0,05 mm.
V případě, že by bylo nezbytné stano-
vit šířku trhliny exaktněji s větší přesnos-
tí, lze relativně jednoduše použít měři-
cí lupu, doplněnou měřicím noniem,
u které lze přesnost 0,05 mm, případ-
ně ještě lepší, garantovat s vyšší jisto-
tou (obr. 3).
Pokud by bylo nezbytné zjišťovat trh-
linu s přesností na setiny mm, je třeba
provést odběr malého jádrového vývr-
tu a trhlinu oměřit při přiměřeném zvět-
šení v digitálním mikroskopu vybave-
ném příslušným měřítkem, resp. souvi-
sejícím softwarem. V těchto případech
většinou postačí digitální mikroskopy
s deseti až stonásobným zvětšením.
Jedinou podmínkou je existence kalib-
race, která musí být samozřejmě pro-
vedena před každým měřením a po je-
ho ukončení (obr. 4, 5, 6).
HLOUBKA TRHLIN
Hloubku trhlin zjišťujeme zejména v pří-
padě, kdy je třeba posoudit, zda trhliny
jsou pouze povrchové, nebo zasahují
až k výztuži a mohou tedy představovat
transportní cesty pro agresivní média.
V jiném případě může být podstatné,
zda trhlina prochází na celou tloušť-
ku průřezu (pokud nemáme přístup
k oběma plochám průřezu). Jedinou
reálnou možností v tomto případě je
odběr přiměřeně velkého jádrového
vývrtu, který umožní na jeho plášti prů-
běh trhliny postihnout a posoudit kro-
mě toho i šířku trhliny po výšce průře-
zu (obr. 7a, b, 8).
Možnost zjistit hloubku či rozsah trhlin
pomocí měření rychlosti ultrazvukových
impulzů (viz ČSN 73 2011, Příloha B
informativní čl. B.3.2. „Trhliny v beto-
nu“, [6]) považuji za literární a grafic-
kou fikci. Ultrazvukové měření je to-
tiž významně citlivé na řadu okrajo-
vých podmínek, jako je zejména kon-
takt vodící, resp. snímací sondy s pro-
zvučovaným prvkem (akustická vazba)
a současně funguje UZ aparatura čas-
to jako velmi spolehlivý vlhkoměr. V zá-
vislosti na rozdílné vlhkosti, např. po-
vrchových oblastí a jádra průřezu, tak
může docházet k velmi významným
rozdílům ve zjišťované rychlosti UZ im-
pulzů, které nemusí zdaleka indikovat
přítomnost trhliny, a tím méně umož-
ňovat výpočet její hloubky. Kromě to-
ho obvykle uváděná grafická schéma-
ta pomíjejí skutečnost, že většinou jsou
posuzované prvky více či méně vyztu-
Obr. 7 Vývrt z venkovní parkovací plochy,
a) trhlina v pružné povrchové úpravě,
b) pohled z boku na hloubku trhliny
❚ Fig. 7 Concrete core taken from an
exterior parking lot, a) crack in flexible surface
treatment, b) side view into the depth of the
crack
Obr. 8 Trhlina na plášti malého
jádrového vývrtu pod pružnou povrchovou
úpravou ❚ Fig. 8 Crack on the surface of
small concrete core beneath flexible surface
treatment
Obr. 9 Stanovení hloubky trhlin podle
ČSN 73 2011 pomocí UZ impulsové
metody ❚ Fig. 9 Assessment of crack
depth per norm ČSN 73 2011 using the UZ
impulse method
7b7a
8
9
4 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
ženy a zjišťování rychlosti šíření UZ im-
pulzů ve vyztuženém betonu je opět
zatíženo řadou metodických problémů
(obr. 9). Navíc u trhlin malé šířky, kte-
ré jsou většinou z hlediska diagnostiky
nejpodstatnější, je akustický kontakt
hmoty obvykle zachován, takže šíře-
ní UZ impulzů „rozevřením“ trhliny ne-
ní markantní. V případě opravdu mar-
kantních trhlin, u kterých by pravděpo-
dobně UZ impulzové měření poskyto-
valo dostatečně věrohodnou oporu, je
pak jednodušší vsunout do otevřené
trhliny skenovací metr.
POHYB TRHLINY
Přístrojově náročnějším úkolem je po-
psat případný pohyb trhliny. Odbor-
ná veřejnost se setkává s pojmem „ži-
vé“ trhliny (méně již s pojmem „mrtvé“
trhliny), a to pravděpodobně proto, že
prakticky veškeré trhliny, zejména ty si-
tuované v exteriérových konstrukčních
prvcích, se chovají jako „živé“ teplotní
dilatace. Jejich, byť nepatrný, pohyb je
tedy zcela přirozený.
Základním postupem při posouze-
ní „živosti“ trhliny byly tradičně pro-
váděné sádrové terče. Tento postup
lze v současnosti charakterizovat jako
značně amatérský, a to zejména po-
kud se použije v exteriérových pod-
mínkách. Ve většině případů není spo-
lehlivě zajištěna soudržnost sádrového
terče s podkladem a hygroskopická,
na vlhkost velmi citlivá sádra v exterié-
rových podmínkách je problematickým
materiálem.
Proto lze doporučit použití tenkých
sklíček, používaných obvykle při pří-
pravě mikroskopických preparátů, kte-
rá jsou fixována k podkladu dvouslož-
kovým epoxidovým lepidlem. Jedná
se o relativně úhledné, méně nápad-
né postižení povrchu konstrukce, kte-
ré je intaktní vůči vnějším podmínkám,
a to i v exteriéru, a současně je nepo-
chybně k jakémukoliv pohybu trhliny
s ohledem na křehkost skla velmi citli-
vé (obr. 10).
Poněkud sofistikovanější přístup na-
bízí německá firma PPW Polyplan,
která nabízí jednoduchou umělohmot-
nou měřicí sestavu, která do jisté mí-
ry umožňuje záznam pohybu trhliny při
opakovaném měření. Opět se jedná
ale o posouzení spíše kvalitativní (ano/
ne), nikoliv kvantitativní (obr. 11).
Exaktní kvantitativní sledování pohy-
bu trhliny vyžaduje profesionální měři-
cí aparaturu s přiměřeně citlivým měři-
cím prvkem, který umožňuje registro-
vat změnu délky, a to s přesností mini-
málně na úrovni 10 μm. Zároveň by to-
to zařízení mělo umožňovat kontinuální
záznam měřeného parametru (změ-
ny polohy měřicích bodů). Paralelně by
měla být tak registrována i teplota a re-
lativní vlhkost okolního vzduchu. Toto
zařízení je však většinou finančně ná-
ročné zejména za situace, kdy by mělo
být ponecháno delší dobu v reál ných
expozičních podmínkách, tedy s pro-
blematickou ochranou vůči povětrnos-
ti, krádeži či vandalismu.
Zajímavou, cenově podstatně pří-
stupnější variantou je pak datalogger
německé firmy Scanntronik Mugrauer
s názvem „Rissfox Mini“. Z obr. 12 je
patrné, že se jedná o relativně kom-
paktní zařízení, které umožňuje prů-
běžně monitorovat změnu šířky měři-
cích bodů, zaznamenávat až 64 tisíc
měření a případně současně kontinuál-
ně registrovat teplotu i relativní vlhkost
vzduchu.
Smyslem většiny těchto měření je
posoudit, jaká povrchová úprava by
měla být použita pro překrytí trhliny,
a to s ohledem na parametry, uvede-
10 11
1312
4 33 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
né v ČSN EN 1062-7 „Nátěrové hmo-
ty – Povlakové materiály a povlako-
vé systémy pro vnější zdivo a betony –
Část 7: Stanovení schopnosti přemo-
sťování trhlin“ [7]. Tato norma definuje
třídy hmot s ohledem na jejich schop-
nost reagovat na pohyb trhliny a po-
pisuje metodiky, jakými tuto schop-
nost ověřovat. Není bez zajímavosti, že
v nejvyšší kategorii B 4 se předpokládá
minimální šířka trhliny 0,2 mm a maxi-
mální pak 0,5 mm. Předpokládaný ma-
ximální pohyb trhliny je tedy 0,3 mm!
To je pravděpodobně akceptovatelný
pohyb trhliny v důsledku teplotních di-
latací, a to v mírnějších exteriérových
podmínkách. Uvážíme-li však, že k po-
hybu trhliny dochází i z hlediska obje-
mových změn betonu, kdy z počáteční
nulové či zcela nepatné šířky se trhliny
rozšiřují na šířku 0,3 až 0,4 mm (správ-
ně navržených konstrukcí), je zřejmé,
že v této situaci ani nejkvalitnější (nej-
pružnější) materiály nebudou schopny
na větší pohyb trhliny reagovat.
Je bohužel smutnou skutečností, že
ve většině případů není časový pro-
stor na to, aby pohyb trhliny byl reál-
ně zmapován a povrchová úprava by-
la pak navržena úměrně ke zjištěným
hodnotám. Zjišťování pohybu trhliny
v kvantitativní úrovni je tedy zcela oje-
dinělé a bylo by jistě vhodným námě-
tem pro některý z budoucích granto-
vých projektů.
MIKROTRHLINY
Zcela odlišnou disciplínou je identifi-
kace mikrotrhlin ve struktuře betonu.
V okamžiku, kdy nejsme schopni trhliny
okem identifikovat, problém s trhlina-
mi zdánlivě mizí. Ve skutečnosti může
však být struktura betonu prostoupena
hustou sítí mikrotrhlin, které sice bez-
prostředně neovlivňují její vzhled ani ně-
které další podstatné užitné vlastnosti,
mohou však významně ovlivňovat je-
jí životnost, vodotěsnost, mrazuvzdor-
nost a později se stát příčinou i jejího
rozpadu. Takovým typickým procesem,
který generuje mikrotrhliny ve struktuře
betonu, je tzv. síranová koroze (tvorba
tzv. etringitu) nebo alkalická reakce ka-
meniva v betonu.
V těchto případech použití vizuálních
prostředků selhává a proměřování mi-
krotrhlin ve struktuře pomocí mikro-
skopu má ryze informativní kvalitativní
charakter. Pozorování řezných ploch či
nábrusů prokáže existenci trhlin, jejich
rozsah či kvantifikaci však nemůže po-
stihnout. V těchto případech je vhodné
provést odběr jádrových vývrtů menší-
ho průměru (cca 50 mm). Vývrt je mož-
né rozřezat na zkušební tělesa přibliž-
ně se štíhlostí λ = 1 a takto připrave-
ná tělesa přilepit vhodným dvouslož-
kovým epoxidovým lepidlem na tuhou
betonovou podkladní desku, zhotove-
nou z betonu v kvalitové třídě C45/55,
nebo vyšší. Na horní líc se pak nale-
pí standardní kovový odtrhový terč.
Po vytvrzení lepidla se připojí k odtr-
hovému terči vhodná odtrhová apa-
ratura a provede se tahová zkouška
(obr. 13).
Pevnost v tahu je mimořádně citlivým
parametrem, který je schopen identi-
fikovat poškození mikrostruktury trh-
linami. Na rozdíl od tlakové pevnosti,
která si zachovává svou úroveň přinej-
menším v prvních fázích degradačních
procesů, tahová pevnost velmi rych-
le klesá. Za situace, kdy poměr taho-
vé pevnosti výrazněji vybočí z intervalu
1 : 10 až 1 : 20 (v závislosti na třídě tes-
tovaného betonu), je zřejmé, že struk-
tura betonu je poškozena a je vhod-
né provést případná následná detail-
nější měření.
Nepochybně podobně by reagova-
la na narušení mikrotrhlinami i zkouška
vodotěsnosti, která však vyžaduje od-
běr vývrtů o průměru 150 mm, jejichž
odběr je v železobetonových konstruk-
cích výrazně problematičtější.
CELKOVÉ ZÁVĚRY
A DOPORUČENÍ
Problematika trhlin je komplexní disci-
plínou, která vyžaduje vnímat jak static-
ký návrh konstrukce, tedy její posouze-
ní podle příslušných mezních stavů, tak
registrovat i skutečnost, že kromě sta-
ticky podmíněných trhlin vznikají trhliny
i v důsledku přirozených objemových
změn betonu. Jedná se tedy vždy o sy-
nergii těchto procesů. Jakékoliv predik-
ce jsou zatíženy značnými materiálový-
mi nejistotami, a to zejména z hlediska
objemových změn betonu probíhajících
v prvních 24 h.
S ohledem na tyto skutečnosti by
měla být nedílnou součástí technické
zprávy objektu, resp. jeho statického
návrhu, informace o očekávané šířce
trhlin (intervalu šířky očekávaných trh-
lin), a to zejména proto, aby zhotovite-
lé při existenci trhliny jakékoliv šířky ne-
byli ihned vystavováni reklamacím.
Riziko vzniku trhlin z hlediska součas-
ných předpisů navíc výrazně zvyšuje
tlak na zvětšování tloušťky krycí vrstvy
betonu nad výztuží, zdánlivě zdůvod-
něný snahou o zvýšení trvanlivosti že-
lezobetonu. Ve skutečnosti však v řadě
případů mohou mít v masivní nevyztu-
žené krycí vrstvě vznikající trhliny zcela
opačný vliv. Lze si proto jen přát, aby
diagnostiku trhlin bylo třeba provádět
v co nejmenším počtu případů.
doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc.
Betonconsult, s. r. o.
e-mail: [email protected]
www.betonconsult.cz
Obr. 10 Tenké sklíčko nalepené přes trhlinu
– náhrada sádrového terče ❚ Fig. 10 Thin
glass glued over a crack – substitution for
gypsum disc
Obr. 11 Měřící přípravek firmy PPW Polyplan
umožňující omezené sledování pohybu
trhliny ❚ Fig. 11 Measuring jig of the
PPW Polyplan company allowing for limited
surveillance of movement in a crack
Obr. 12 Datalogger umožňující průběžně
snímat šířku trhliny ❚ Fig. 12 Datalogger
allowing for continuous measurement of crack
width
Obr. 13 Diagnostika mikrotrhlin ve struktuře
betonu tahovými zkouškami malých těles
vyřezaných z jádrových vývrtů
❚ Fig. 13 Diagnostics of micro cracks in the
structure of concrete by pull-off tests on small
samples cut out of concrete cores
Literatura:
[1] ČSN EN 1992-1-1, Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí –
Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI 2006
[2] ČSN EN 1992-3, Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí
– Část 3: Nádrže na kapaliny a zásobníky, ČNI 2007
[3] ČSN 73 1208 Navrhování betonových konstrukcí vodohospodářských objektů,
Praha: Vydavatelství Úřadu pro normalizaci a měření, ČNI 2010
[4] ČSN EN 206-1 Beton – Část 1: Specifikace, vlastnosti, výroba a shoda,
končí k 1. 7. ČNI 2014
[5] Technická pravidla ČBS 03 Pohledový beton, 2009, Praha, ČBS Servis, s. r. o.,
ISBN: 978-80-87158-17-3
[6] ČSN 73 2011, Nedestruktivní zkoušení betonových konstrukcí, ČNI 2012
[7] ČSN EN 1062-7 Nátěrové hmoty – Povlakové materiály a povlakové systémy pro vnější
zdivo a betony – Část 7: Stanovení schopnosti přemosťování trhlin, ČNI 2005
VÝVOJ METODY PRO NEDESTRUKTIVNÍ STANOVENÍ TLOUŠŤKY
VNITŘNÍ STĚNY TUNELU ❚ DEVELOPMENT OF METHOD
FOR NON-DESTRUCTIVE DETERMINATION OF THICKNESS
OF THE INNER WALLS OF A TUNNEL
4 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
Jaroslav Mikula, Leonard Hobst
Kontrola ostění budovaných i stávajících tune-
lů je důležitá pro jejich další bezpečný pro-
voz. Jsou vyvíjeny různé nedestruktivní metody,
které jsou uzpůsobeny pro kontrolu konstrukce
pouze z jedné strany. Článek se zabývá zku-
šenostmi, které byly získány při použití nového
přístroje, založeného na ultrazvukové impulzní
odrazové metodě. ❚ Checking the inner shell
of tunnels during the construction phase as
well as of existing tunnels is important for their
safe operation. Various non-destructive methods
have been developed for this, which allow the
control check to be carried out with access from
one side only. This article deals with experiences
which were obtained using the new device,
based on an ultrasonic pulse echo method.
Po haváriích, které v posledních le-
tech postihly dopravní tunely (statisti-
ka Havárie ražených silničních a želez-
ničních tunelů v ČR v letech 1990 až
2010 uvádí dvanáct případů zavině-
ných konstrukčními nebo technologic-
kými vadami při celkové délce těchto
tunelů 34 740 m; pro srovnání ve stej-
ném období v Rakousku je registrová-
no osm havárií dopravních tunelů při
celkové délce 314 841 m; v roce 2012
se v Japonsku za plného provozu zřítila
cca stometrová sekce dálničního tunelu
Sasago apod.), se klade stále větší dů-
raz na zvýšenou bezpečnost jejich pro-
vozu. Zvláště nové tunely jsou vybavo-
vány stále modernější a dokonalejší za-
bezpečovací technikou pro monitorová-
ní a zabezpečení plynulého a bezpeč-
ného provozu v tomto prostředí, kde je
zpravidla velmi problematický rychlý pří-
stup záchranné techniky v případě vzni-
ku havarijní situace. Na jejím vzniku však
nemusí být na vině vždy jen neopatrní ři-
diči, ale může být zapříčiněna i skrytý-
mi vadami ve vlastní konstrukci tunelu
– může to být nenadálá vodní překážka
vzniklá průsakem vody v konstrukčním
spoji, nebo i defekty vzniklé nedostateč-
nou tloušťkou vnitřní vrstvy konstrukce.
Kontrola dodržení předepsaných pa-
rametrů konstrukce – počínaje vrchní
vrstvou konstrukce, přes řádné uložení
izolační vrstvy, po tloušťku vlastní nos-
né vnitřní vrstvy betonu s výztuží je veli-
ce problematická. V ražených tunelech
není přístupná vnější strana konstrukce
stěny, což většina nedestruktivních me-
tod kontroly vyžaduje.
Použití destruktivních metod, jako je
např. provádění kontrolních vývrtů, je
velmi obtížné, neboť hrozí nebezpečí
jak porušení kompaktnosti výztuže, tak
porušení izolací. Z tohoto důvodu byla
snaha vyvinout metodu, kterou by by-
lo možno provádět kontrolu správné-
ho dodržení předepsaných parametrů
konstrukce bez jejího porušení z vnitř-
ního povrchu tunelu.
Na vývoji a vhodné aplikaci takovéto
metody pracovali výzkumní pracovníci
několika firem po řadu let. Na základě
mnoha porovnávacích měření vyplynu-
lo jako optimální použití přístrojů pracu-
jících na principu ultrazvukové impulzní
odrazové metody (ultrasonic puls echo),
případně bylo odzkoušeno měření od-
razu tlakových vln vyvolaných nárazem
(impact echo).
UPLATNĚNÍ NEDESTRUKTIVNÍCH
METOD
Při použití Nové rakouské tunelova-
cí metody (NRTM) je ostění dopravních
tunelů konstruováno ve dvou vrstvách.
Po dobu konstrukční fáze slouží vněj-
ší vrstva torkretového betonu k zajiště-
ní efektivního zatížení z okolní horniny.
Ve finálním kroku je zhotoveno vnitřní
ostění z vyztuženého betonu, které pře-
bírá hlavní nosnou funkci. Mezi oběma
vrstvami bývá zpravidla vložená plastic-
ká izolační a těsnící vrstva, aby se za-
bránilo průniku podzemní vody.
Je snahou, aby pomocí nedestruktiv-
ní zkušební metody bylo možno deteko-
vat defekty ve vnitřním ostění konstruk-
ce tunelu. Může se jednat např. o plo-
chu nedostatečného krytí, nebo odha-
lenou výztuž v důsledku chybné beto-
náže (obr. 1a, b). Pokud by se dostala
výztuž mimo beton na straně výrubu,
nebo by byla zmenšená tloušťka vnitř-
ní vrstvy nosného betonu, mohl by ná-
růst tlaku vody způsobit proniknutí vo-
dy izolační vrstvou (obr. 2) a následným
přímým působením na betonovou kon-
strukci by mohlo dojít k jejímu poruše-
ní. Nedostatečná tloušťka vnitřní vrstvy
snižuje předepsanou celkovou nosnost
konstrukce.
Nově navržená a odzkoušená ultra-
zvuková odrazová impulzní metoda
měření je založena na principu přístu-
pu pouze k jedné straně konstrukce.
Sondou vysílané ultrazvukové impul-
zy se odrážejí od zadní (nepřístupné)
stěny, odrazy přijímá speciální sonda
a po zpracování signálů se na vyhod-
1a 1b
4 53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
nocovací jednotce přímo zobrazují jak
hodnoty tloušťky stěny, tak se i vizuál-
ně lokalizují trhliny, dutiny atd.
VYUŽIT Í NEDESTRUKTIVNÍHO
MĚŘENÍ V NĚMECKU
V ČR platí metodický pokyn – minister-
stva dopravy „Provádění hlavních pro-
hlídek tunelů podzemních komunikací“
z roku 2013. Dokument mimo jiné de-
finuje jak rozsah prohlídek stavebně-
-technické části tunelu (vizuálně či po-
klepem kladívkem), tak i např. vybavení
pro hlavní prohlídku tunelu, kde je v se-
znamu předepsané výbavy, co se týká
měřícího a zkušebního zařízení, uveden
svinovací metr (délka 5 m), posuvné
měřidlo (čtení 0,1 mm) nebo trhlinová
měrka a tesařské kladivo 400 až 800 g,
ev. sekáč na beton. Kontrola se pro-
vádí po jednotlivých blocích betonáže
a o každém bloku (pasu) se vyhotoví
samostatný protokol.
V Německu bylo použito první syste-
matické měření tloušťky tunelové kon-
strukce použitím nedestruktivní me-
tody v roce 1996. Poznatky z toho-
to měření vedly ke zpracování a v ro-
ce 2001 vydání směrnice pro používá-
ní nedestruktivních zkušebních metod
pro tunelové konstrukce s označením
RI-ZPF-TU [2], která byla následně revi-
dována v roce 2007. Od této doby jsou
tato měření pro všechny dopravní tu-
nely v Německu povinná.
Tloušťka ostění tunelové konstruk-
ce speciál ně v horní části a v oblas-
tech spojů se sousedními konstrukč-
ními prvky (obr. 3a, kde je uvedena síť
měření po celé ploše stropu a obou
stranách spojů se sousedními bloky)
se musí měřit dvojdimenzionálně, aby
se lokalizovaly případné defekty a plo-
chy s nedostatečnou tloušťkou stěny.
Doba pro měření a posouzení jednoho
Obr. 1a, b Obnažené pruty ocelové výztuže v dutině ostění v důsledku
nesprávné betonáže ❚ Fig. 1a, b Exposed steel reinforcement rods
in lining cavity due to improper concrete placement
Obr. 2 Vznik trhliny v izolační vrstvě způsobuje průsak vody
v konstrukčním spoji ostění ❚ Fig. 2 Cracks in the sealing layer
cause water ingress at the lining construction joint
Obr. 3 Příklad měření, a) v síti, b) v praxi ❚ Fig. 3 Example of
measurement grid, a) empty measurement grid, b) practical example
Obr. 4 Přístroje pracující na ultrazvukovém impulzním odrazovém
principu měření, a) ACSYS A1220 Monolith, b) ACSYS MIRA ❚
Fig. 4 Devices employing the ultrasonic pulse echo measurement
principle, a) ACSYS A1220 Monolith, b) ACSYS MIRA
Obr. 5 Přístroj pracující na principu měření impact echo – Olson
Freedom Data PC ❚ Fig. 5 Device employing the impact echo
principle – Olson Freedom Data PC
2
3a 3b
4b4a 5
4 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
tunelového bloku (délka 10 m, obr. 3b)
je cca 5 h.
Postup měření podle směrnice
RI-ZFP-TU
• Pro měření lze použít přístroje na prin-
cipu metody ultrazvukové impulzní
odrazové, nebo impact echo.
• Přístroj ultrazvukový impulzní odrazo-
vý má mít frekvenci > 20 kHz.
• Měření má být provedené pokud
možno předtím, než je vyplněna
stropní vrstva, aby v případě potřeby
bylo možno provést doplňující práce
– nápravná opatření.
• Přístroj před použitím má být zkalib-
rován na prvku známé tloušťky. Pří-
stroj lze např. zkalibrovat na testo-
vacím vzorku vyrobeném ze stejné-
ho betonu jako je vnitřní ostění tune-
lu a uskladněném v tunelu do doby
kalibrování.
• Základní měřící síť (obr. 3a, b) se
doporučuje v definovaném rozměru
800 × 800 mm mezi body měření.
V místech, kde je zjištěna nedosta-
tečná tloušťka, se měřící síť zmenšu-
je na 400 × 400 mm a v místech zjiš-
těných jiných anomálií pak až na 100
× 100 mm.
• Místo měření je definováno ve vrcho-
lu konstrukce a v místech konstrukč-
ních spojů.
Obr. 6 PUNDIT
kompletní jednotka PL
❚ Fig. 6 PUNDIT
complete set of PL-200
PE
Obr. 7 Vysílač i snímač
odrazu UZ impulzů ❚
Fig. 7 Pulse echo
transducer
Obr. 8 PUNDIT
PL-200PE, a) měření
tloušťky desky, b) měření
tloušťky stěny ❚
Fig. 8 PUNDIT PL-200
PE, a) measuring the
thickness of a plate
element, b) measuring
wall thickness
Obr. 9 Průřezový
pohled kolmý na povrch
skenování ❚
Fig. 9 B-scan
– sectional view
perpendicular to the
surface scanned
Literatura:
[1] Mähner D., Rath E., Willmes M.:
Zerstörungsfreie Dickenbestimmung
von Tunnellinnenschalen, Tunel 8/2007
[2] Bundesanstalt für Strassenwesen:
Richtlinie für die Anwendung der
zerstörungsfreien Prüfung von
Tunnelinnenschalen (RI-ZFP-TU),
Ausgabe 2007
[3] Metodický pokyn MD „Provádění
hlavních prohlídek tunelů podzemních
komunikací“
[4] Srb M.: Průzkumné štoly a havárie
tunelů, Havárie podzemních staveb
Ostrava 2010
[5] Technická dokumentace výrobce
PROCEQ SA, Švýcarsko
[6] Základní přehled přístrojů ultrasonic
puls echo a impact echo – internetový
zdroj
6
8a
7
8b
9
4 73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
M A T E R I Á LY A T E C H N O L O G I E ❚ M A T E R I A L S A N D T E C H N O L O G Y
V SOUČASNOSTI POUŽÍVANÉ
PŘÍSTROJE
V současné době jsou na trhu nejvíce
rozšířeny ruské přístroje ACSYS A1220
Monolith (obr. 4a) a příp. ACSYS MI-
RA (obr. 4b) pracující na principu mě-
ření ultrazvukovém impulzním odrazo-
vém a případně přístroje Olson Free-
dom Data PC (obr. 5), resp. Olson NDE
360 od australského výrobce, pracují-
cí na principu měření impact echo. Ty-
to přístroje jsou vzájemně obdobné, co
se týká základních parametrů – barev-
ný displej, rozlišení apod., ale výrazně
se liší např. mobilitou (hmotnost 1,5 až
10,5 kg), obsluhou sondy aj.
V poslední době přichází na trh švý-
carská firma PROCEQ SA se zcela no-
vými výrobkem – přístrojem PUNDIT
PL-200PE. Nově vyvinutý přístroj pro
měření odrazu ultrazvukového impulzu
(ultrasonic puls echo) vychází z mnoha-
leté tradice ultrazvukového přístroje této
značky. Základem je robustní indikační
přístroj s dotykovým barevným disple-
jem nové generace chráněný průmys-
lovým vzorem, konstruovaný pro pou-
žití v náročném prostředí v terénu. K in-
dikačnímu přístroji jsou dodávány buď
ultrazvukové sondy pro snímání podél-
ných vln (od 24 do 500 kHz), nebo pro
snímání příčných vln (250 kHz) – ozn.
PUNDIT PL-200 (obr. 6), nebo lehký
a ergonomicky tvarovaný snímač odra-
zu ultrazvukových impulzů – ozn. PUN-
DIT PL-200PE (obr. 7).
Přístroj PUNDIT PL-200PE svými
parametry plně vyhovuje požadavkům
směrnice RI-ZPF-TU, lze jím měřit
tloušťku stěny konstrukce z jedné stra-
ny (obr. 8a, b) a nabízí mnoho dalších
speciálních funkcí, jako je pokročilá
technologie pro sledování bočních (pa-
razitních) odrazů impulzu, pomáhajících
při identifikaci hlavního odrazu. Dalšími
funkcemi jsou automatický odhad rych-
losti impulzu, optická zpětná vazba pří-
mo na snímači zvyšující účinnost měře-
ní, možnost nastavení jak napětí impul-
zů, tak zisk přijímače včetně možnos-
ti regionálního nastavení jednotek i více
než deseti jazykových mutací.
Porovnáním s výše uvedenými přístro-
ji je nutno konstatovat, že jak parame-
try, tak nabízeným komfortem obsluhy
včetně snímače vážícího pouhý 1 kg lze
v současné době tento přístroj hodno-
tit jako špičkový. Přístroj je možné vyu-
žít jak pro režimy skenování A-sken (A-
-sken umožňuje přímou analýzu pů-
vodního signálu, digitální filtry pro lep-
ší viditelnost odrazu a potlačení šumu,
automatické měření tloušťky konstruk-
ce – sledování odrazu) i B-sken (prů-
řezový pohled kolmý na povrch skeno-
vání, usnadnění tak hledání trhlin, du-
tin, apod., moderní zpracování obra-
zu pro jeho lepší kvalitu, umístění kur-
zoru umožňuje přímé změření tloušťky
konstrukce a lokalizaci skrytých objek-
tů či vad; snadné měření B-skenu po-
mocí středové značky a měřítek přímo
na snímači obr. 9) s přímým zobrazením
na displeji indikačního přístroje. Přístroj
je specialisty na celém světě za podpo-
ry výrobce (který má své filiálky např.
v USA, Anglii, Brazílii, Singapuru, Rus-
ku, Číně, Arabských Emirátech) po-
drobně testován v různých pracovních
podmínkách i prostředích, aby uživa-
telům mohla být poskytnuta co nejvyš-
ší podpora z hlediska aplikace a správ-
ného vyhodnocování. Z tohoto důvo-
du nabízí výrobce uživatelům i odbor-
né školení.
ZÁVĚR
V současné době jsme svědky prud-
kého rozvoje techniky a především mi-
kroelektroniky, který umožňuje ze zís-
kaných výsledků „vytěžit“ daleko ví-
ce údajů, než-li při použití dosud běž-
ně používaných metod. Tento trend je
zřejmý obzvláště v oblasti přístrojové-
ho vybavení pro nedestruktivní metody.
Netýká se to jen ultrazvukové metody,
ale i metody magnetického indikátoru
výztuže, mikrovlnných metod a nových
metod záznamu v radiografii. Zavádění
těchto metod však vyžaduje interdisci-
plinární spolupráci, aby jednotlivé me-
tody mohly být plně a hodnověrně vyu-
žity, a klade zvýšené požadavky na od-
bornou kvalifikaci obsluhy.
prof. Ing. Leonard Hobst, CSc.
Ústav stavebního zkušebnictví
Fakulta stavební VUT v Brně
Veveří 331/95, 602 00 Brno
tel.: 541 147 836, 603 313 372
Ing. Jaroslav Mikula
TZÚS Praha, s. p.
Prosecká 811/76a, 190 00 Praha 9
tel.: 723 905 359
e-mail: [email protected]
www.tzus.eu
… 3. Na Rhodu totiž žil stavitel Diognétos, jemuž se zřetelem k vynikajícím
výkonům jeho umu byl vyplácen každého roku z veřejných prostředků
určitý čestný plat. V oné době přišel na Rhodos jakýsi stavitel z Ara-
du jménem Kalliás, uspořádal přednášku a předvedl model hradební
zdi, v němž postavil stroj s otáčivým jeřábem, který uchvátil helépolis
(obléhací věž, pozn. red.), přirážející k hradbám, a přenesl ji dovnitř
za hradební zeď. Když Rhoďané tento model uzřeli, užasli nad tím, od-
ňali Diognétovi jeho roční důchod a tuto poctu převedli na Kallia.
4. Mezitím se král Démétrios, který pro nepoddajnost svého ducha byl
nazván Poliorkétés (obléhatel měst), přichystal k válce proti Rhodu
a přivedl s sebou znamenitého athénského stavitele Epimacha. Epi-
machos postavil obrovským nákladem a s vynaložením nejvyšší pí-
le a práce helépolis, jejíž výška činila 125 a šířka 60 stop. Zabezpečil ji
vycpávkami z chlupů a nevydělanými kůžemi, takže mohla vydržet ránu
360liberárního kamene, vrženého na ni balistou. Helépolis sama vážila
360 000 liber. Když však Rhoďané žádali Kallia, aby proti této helépoli
zbudoval svůj válečný stroj, doznal Kalliás, že to nedokáže.
5. Všechno se totiž nedá provést podle týchž pravidel, nýbrž jsou jen ně-
které věci, které jsou při provedení ve velkém měřítku podle malých
modelů schopny práce; jiné však nemohou mít žádné modely a dají se
sestrojit jenom ve skutečné velikosti. Některé pak jsou toho druhu, že
se v modelech podobají skutečným, avšak rozpadávají se, když byly
zvětšeny. Jak to můžeme pozorovat na tomto příkladě: nebozezem se
vrtá díra půlpalcová, palcová, půldruhapalcová. Chceme-li však udělat
týmž způsobem čtyřpalcovou, nevede to k úspěchu, přičemž půlsto-
pová nebo ještě větší nám nepřipadá vůbec ani myslitelná.
6. Totéž je možno pozorovat i u některých modelů. Jak mohou být zho-
toveny v rozměrech nejnepatrnějších a obdobným způsobem i v roz-
měrech o málo větších, tak nemohou být zhotoveny toutéž metodou
ve velkých rozměrech.
A tak Rhoďané, kteří podobně nad oním zařízením upadli právě do ta-
kového omylu, Diognétovi ukřivdili a urazili ho. Když pak viděli nepřáte-
le v útočném postavení, obléhací stroj připravený k dobytí města, hroz-
bu otroctví a nutně očekávané zpustošení města, padli před Diogné-
tem na zem a úpěnlivě ho prosili, aby přispěl vlasti na pomoc.
7. Diognétos to zprvu odmítl. Když ho však přišli prosit urozené panny
a jinoši s kněžími, přislíbil to pod podmínkou, že stroj bude jeho, jest-
liže se ho zmocní. Když to bylo ujednáno, dal prorazit hradbu v místě,
kde k ní měla přirazit obléhací věž, a poručil, aby každý vyléval strouha-
mi vybíhajícími před hradbu do tohoto průlomu všechnu vodu, výkaly
a bláto, které mohl sehnat z veřejných míst nebo z vlastního domu. Po-
té co tam bylo v noci vylito velké množství vody, bláta a výkalů, zaboři-
la se druhého dne přirážející helépolis, dříve než se přiblížila k hradbě,
ve vlhké půdě, z níž se utvořilo bahniště, a nemohla ani kupředu, ani
se potom z toho nemohla dostat ven. Proto Démétrios, když uznal, že
byl chytrostí Diognétovou přemožen, se svým loďstvem odplul…
Marcus Vitruvius Pollio: Deset knih o architektuře,
Kniha desátá, XVI Obranná zařízení, odst. 3-7
SLEDOVÁNÍ KVALITY BETONŮ PŘI EXTRÉMNÍM ZATÍŽENÍ ❚
MONITORING OF CONCRETE QUALITY AT EXTREME LOADING
4 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Petr Štěpánek, Lubomír Vítek,
Jaroslav Školař, Stanislav Šťastník,
Petr Cikrle, Martin Zlámal, Petr Žítt
V rámci kontroly bezpečnosti a spolehlivosti
jaderné elektrárny Dukovany bylo zahájeno dlou-
hodobé sledování kvality stínících a nosných
betonů v okolí reaktoru s cílem získání poznatků
o vlivu jaderného záření, zvýšené teploty a vlh-
kosti na jejich mechanicko-fyzikální parametry.
Data získaná po dvou letech měření zatím nepro-
kázala žádné negativní vlivy záření na sledované
parametry. ❚ In the terms of verification of
the Dukovany nuclear power plant safety and
reliability long-term monitoring of shielding and
carrying concretes quality in the pile surrounding
has begun with the aim to obtain information
about the influence of nuclear radiation,
increased temperature and humidity on concrete
mechanical-physical characteristics. Acquired
data after two years of measurement did not
prove any negative influences of radiation on
monitored characteristics.
Otázka bezpečnosti a spolehlivosti ja-
derných elektráren je předmětem trvalé
pozornosti. Přitom je věnována pozor-
nost jak vlastnímu technologickému za-
řízení (vlastnímu reaktoru a jeho řídícím
a kontrolním systémům), tak i staveb-
ním konstrukcím, bez kterých by celý
systém nemohl spolehlivě fungovat jak
při běžném provozu, tak i při projekto-
vých i neprojektových haváriích.
U jaderných elektráren je zcela běž-
ná pravidelná kontrola kvality oceli ná-
doby reaktoru. Provádí se na vzorcích
oceli, které jsou uloženy ve schránkách
v okolí reaktoru, a jsou tak vystaveny
účinkům ionizujícího záření. Toto je pří-
mý legislativní požadavek, neboť reak-
torová nádoba je součástí jedné z bariér
proti úniku radioaktivních látek. Kvali-
ta stínících betonů a betonových kon-
strukcí v okolí reaktoru není takovýmto
způsobem kontrolována. A právě proto
byl navržen systém kontroly kvality be-
tonů vystavených účinkům radiačního,
teplotního a vlhkostního namáhání me-
todou svědečných vzorků.
Cílem dlouhodobého sledování svě-
dečných vzorků včetně stávajících be-
tonů v oblasti kolem šachty reakto-
ru 1. a 3. reaktorového bloku (dále jen
RB) jaderné elektrárny (JE) Dukova-
ny je ověření jejich chování a zjištění
případných změn fyzikálně-mechanic-
kých charakteristik a chemického slo-
žení vyvolaných teplotním, vlhkostním,
mechanickým a radiačním zatížením.
Získaná data lze použít pro posouzení
stavebních konstrukcí na všechny pře-
depsané typy zatížení a jejich kombina-
ce, kterým konstrukce jaderné elektrár-
ny musí vyhovět.
U železobetonových konstrukcí pri-
márního okruhu JE Dukovany se ze-
jména v případě prodlužování život-
nosti elektrárny uplatní vlivy aktuál-
ního mechanického chování betonu.
Pro potřeby bezpečnostních analýz
a pro prognózy životnosti a spoleh-
livosti konstrukce v čase je nutné
znát okamžité mechanické paramet-
ry a konstitutivní vztahy betonů; dále je
nezbytné předpovědět změnu přísluš-
ných fyzikálně-mechanických parame-
trů v čase.
V případě stárnutí betonu při půso-
bení vlhkosti, teploty, radiace, chemic-
kých vlivů a silového zatížení se jed-
ná o nový obor. Z hlediska jeho vývo-
je lze hovořit o dlouhodobém charakte-
ru. K tomu slouží i navrhovaný soubor
dlouhodobě sledovaných svědečných
vzorků betonu, který má za úkol:
• získat informace o degradaci betonu
při zohlednění výše uvedených vlivů,
• získat podklady pro návrh vhodných
konstitutivních vztahů pro beton při
působení uvedených degradačních
vlivů,
• zjistit aktuální fyzikálně-mechanické
charakteristiky.
RADIAČNÍ POŠKOZENÍ BETONU
Radiační záření vycházející z aktivní zó-
ny reaktoru je zeslabováno a absorbo-
váno v betonovém stínění, které reak-
torovou nádobu obklopuje. Absorbo-
vané záření je z velké části převedeno
na teplo, které může mít velmi nepříz-
nivé účinky na fyzikální a mechanické
vlastnosti betonu. Vzniklé teplo vyvolá-
vá uvnitř stínící konstrukce napětí, které
je významné v místě prudkých teplot-
ních gradientů uvnitř stínící konstrukce.
Jaderné záření může ovlivňovat fyzi-
kální, mechanické a chemické vlast-
nosti materiálu i v důsledku defektů, ja-
ko je narušení struktury atomové mříž-
ky materiálu. Tento jev je považován
za radiační poškození. Jako příklad lze
uvést srážku neutronu s jádrem ato-
mu. Neutron jádru může předat dosta-
tečnou energii k narušení rovnováhy
v krystalové struktuře materiálu, a tak
vznikne v mřížce defekt, který ovlivňu-
je vlastnosti materiálu. V důsledku ra-
diačního záchytu neu tronového záře-
ní však v betonu vznikají i radioaktiv-
ní izotopy prvků s různým poločasem
rozpadu.
Problematikou radiačního poškoze-
ní betonu se zabývají vědci v celosvě-
1
Obr. 1 Vrtání otvorů do stínícího betonu metodou jádrových vývrtů ❚
Fig. 1 Drilling of holes in concrete shielding by core
Obr. 2 Stanoviště připravené pro osazení svědečných vzorků
❚ Fig. 2 Stand ready for installation of validatory samples
Obr. 3 Analyzované a roztříděné svědečné vzorky před transportem
do JE Dukovany ❚ Fig. 3 Analysed and categorized validatory
samples before transport to Dukovany NPP
Obr. 4 Osazené svědečné vzorky ❚ Fig. 4 Imbedded validatory
samples
Obr. 5 Hermeticky uzavřené stanoviště s osazenými měřicími
přístroji ❚ Fig. 5 Hermetically sealed stand with installed measuring
devices
4 93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
tovém měřítku již od dob výstavby prv-
ních reaktorů. Publikované experimen-
tální výsledky jsou mnohdy rozdílné,
což je způsobeno obtížným oddělením
účinků radiačního poškození od efek-
tů zvýšených teplot. Některé výsled-
ky lze též těžko porovnávat, neboť jsou
použita různá složení testovacích vzor-
ků betonu a jsou použité rozdílné me-
tody testů.
Obecně byly u vzorků zjišťovány vlivy
záření na jednotlivé složky betonu, jako
je kamenivo a cementový tmel, a vliv
záření na beton jako celek. Při celko-
vém hodnocení betonu byl kladen dů-
raz na pevnost betonu v tlaku a tahu,
na moduly pružnosti, rozměrové změ-
ny a ztrátu hmotnosti a na tepelnou
roztažnost a vodivost [1] až [5].
Při zeslabování nebo absorpci jader-
ného záření v stínícím betonu je navíc
veškeré absorbované záření převede-
no na teplo. Vytvořené teplo může mít
nepříznivé účinky na fyzikální a me-
chanické vlastnosti betonu. Teplo mů-
že rovněž přispívat k vysokým tepel-
ným napětím z důvodu nelineárního
teplotního rozdělení a prudkých gra-
dien tů uvnitř stínění [1] až [5].
METODIKA MĚŘENÍ
V roce 2007 byly metodou jádrových
vývrtů vyvrtány otvory do stínícího be-
tonu 1. reaktorového bloku JE Duko-
vany na šesti stanovištích a do 3. reak-
torového bloku na pěti stanovištích
(obr. 1 a 2).
Odvrtané nepoškozené jádrové vývr-
ty byly použity ke stanovení reálných
vlastností betonu zatížených teplotním,
vlhkostním a radiačním zatížením při
jejich působení v konstrukci.
Zároveň byla vytvořena sada nových
vzorků o přesně definovaných vlast-
nostech, které byly umístěny do vyvr-
taných otvorů na jednotlivých stanovi-
štích a slouží k sledování změn fyzikál-
ně-mechanických charakteristik a che-
mického složení vyvolaných teplotním,
vlhkostním a radiačním zatížením.
Metodou jádrových vývrtů bylo vyro-
beno 1 300 nových vzorků, u kterých
byly nedestruktivními metodami sta-
noveny jejich počáteční fyzikálně-me-
chanické vlastnosti. Tyto vzorky byly
následně statisticky zpracovány a by-
lo ponecháno 1 002 vzorků pro použití
na jednotlivých RB, jejichž vlastnosti se
nejvíce blížily středním hodnotám mě-
řených veličin (dynamický modul pruž-
nosti a objemová hmotnost). Vzorky by-
ly navíc na základě dynamických mo-
dulů pružnosti roztříděny do tří kvalita-
tivních skupin (obr. 3), ze kterých jsou
posléze náhodně vybírány jednotlivé
vzorky pro osazení do otvorů na stano-
vištích na reaktorových blocích. Nepo-
užité nové vzorky jsou umístěny ve skla-
dovacích místnostech na jednotlivých
reaktorových blocích mimo vliv radiač-
ního zatížení a slouží pro postupné do-
plňování odebraných vzorků na jednot-
livých stanovištích, resp. jako referenč-
ní vzorky.
V první fázi byly do každé řady umís-
těny tři vzorky nové (vždy z každé kva-
litativní skupiny jeden náhodně vybra-
ný vzorek), dva stávající vzorky (z RB,
na kterém byly odvrtány) a poslední ot-
vor byl zaplněn dvěma cementovými
trámečky 40 × 40 × 160 mm, pro kont-
rolu charakteristik cementu. Po vyjmutí
vzorků z řady je tato řada zaplněna šesti
novými vzorky (vždy z každé kvalitativní
skupiny dva náhodně vybrané vzorky),
které jsou umístěny na příslušných RB.
Všechny vzorky byly obsypány jemným
křemičitým pískem, aby bylo docíleno
3
5
2
4
5 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
případného přenosu vlhkosti na vzorky
umístěné v otvorech (obr. 4).
Vzorky byly umísťovány do otvorů
na jednotlivých stanovištích systematic-
ky do předem daných pozic, aby moh-
ly být odebírány podle přesně daného
plánu, který je rozdělen na sedm zá-
kladních časových rovin expozice vzor-
ků – 1, 2, 4, 12, 18 a 25 let, v kte-
rých budou vzorky postupně odebírá-
ny a bude vyhodnocen vliv radiačního,
teplotního a vlhkostního zatížení na fy-
zikálně-mechanické vlastnosti betonu.
Souběžně s měřením vlivu expozice
na svědečné vzorky je v blízkosti jed-
notlivých stanovišť soustavně měře-
na vlhkost, teplota a monitorováno po-
le záření pro stanovení celkové dáv-
ky záření gama a neutronového záře-
ní. Po osazení všech vzorků a měřících
přístrojů byla stanoviště hermeticky
uzavřena tak, aby byla opět zaručena
celistvost vnitřní ochranné ocelové vy-
stýlky kontrolovaného pásma (obr. 5).
DRUH A ROZSAH PROVÁDĚNÝCH
ZKOUŠEK NA VZORCÍCH
A JEJ ICH VYHODNOCENÍ
V současné době byly odebrány vzorky
z 1. a 3. reaktorového bloku JE Dukova-
ny, které byly vystaveny působení radiač-
ního zatížení po dobu jednoho a dvou
let. Odebrané svědečné vzorky z jednot-
livých stanovišť jsou podrobeny následu-
jícím zkouškám fyzikálně-mechanických
a chemicko-fyzikálních vlastností:
• Analýza hmotnostních aktivit štěp-
ných a aktivačních radionuklidů
- obsah umělých radionuklidů,
- rentgenografická mikrostrukturální
analýza,
- monitorování radiační zátěže,
• Analýza chemicko-fyzikálních para-
metrů svědečných vzorků betonů
- stanovení pórovitosti metodou vyso-
kotlakové rtuťové pórozimetrie,
- termická analýza složek betonu me-
todou diferenční termické analýzy,
- mineralogická analýza metodou
struk turní rentgenové difrakční ana-
lýzy
- chemicko-fyzikální analýza solí (bori-
tany),
• Analýza mechanicko-fyzikálních pa-
rametrů svědečných vzorků betonů
- pevnost v tlaku,
- statický a dynamický modul pruž-
nosti v tlaku.
Analýza hmotnostních aktivit
štěpných a aktivačních
radionuklidů ve vzorcích betonu
Při provozu jaderného reaktoru vzni-
kají štěpné produkty a aktivací neutro-
ny vznikají aktivační produkty v samot-
ném palivu, pokrytí paliva v konstrukč-
ním materiálu a v chladivu primárního
okruhu. Obsah radionuklidů štěpných
produktů v reaktoru se nazývá inventář
reaktoru a ten je závislý na typu reakto-
ru, typu paliva a stupni vyhoření. Inven-
tář štěpných produktů lze vypočítat pro
libovolný čas provozu reaktoru.
Naměřené hmotnostní aktivity nukli-
dů jsou z hlediska radiotoxicity nízké.
Jiné nuklidy (s výjimkou přírodních
nuklidů) nebyly ve spektrech měře-
ných vzorků nalezeny ani po manuál-
ní kontrole spekter. Na základě do-
posud proměřených 48 vzorků nelze
zatím vysledovat žádné trendy v ná-
růstu aktivačních prvků. Z naměře-
ných údajů u různých kampaní je ale
zřejmé, že hodnoty pole záření (foto-
ny i neutrony) za jednotlivé kampa-
ně jsou zhruba stejné. Lze tedy před-
pokládat, že nárůst aktivačních prvků
bude úměrný expoziční době korigo-
vaných na poločasy přeměny těchto
nuklidů.
I když se negativní vlivy neutronového
a gama záření sčítají, neměly by účin-
ky těchto záření způsobit radiační po-
škození konstrukčního betonu šachty
reaktoru během jakékoliv životnosti ja-
derné elektrárny (obr. 6).
Analýza chemicko-fyzikálních
parametrů svědečných vzorků
betonů
Z dosud provedených analýz po dvou
letech expozice svědečných vzorků ne-
byl zjištěn vliv na pórovitost betonu.
Na vzorcích jsou patrné pouze identické
průběhy pro jednotlivé teplotní interva-
ly mineralogických modifikací. Výrazný
teplotní pokles při teplotách nad 720 °C
odpovídá vápenatým složkám, které se
nachází v přebytku a svědčí tak o tom,
že vzorky doposud nebyly zatíženy de-
gradačním procesem.
Betonové konstrukce jsou vystaveny
dlouhodobému působení zvýšené tep-
loty za zvýšeného vlhkostního obsahu.
Vlhkostní změny betonu mají vliv jednak
na objemové změny zejména cemento-
vého pojiva ve vztahu k plnivu (kame-
nivu), jednak na mechanické vlastnosti
betonu v důsledku změny povrchového
napětí a kapilárních sil. Přitom se uplat-
ňuje jak vliv rozdílné vlhkosti v různých
místech betonu, tak rozdílný vliv vody
na kamenivo a zatvrdlý cement. Uve-
dený stav je dán hlavně velkou nasáka-
vostí cementového tmele, v němž voda
způsobuje tyto fyzikální změny:
• nabývání solí vzniklých hydratací (pro-
ces bobtnání),
• postupná saturace kapilár za součas-
né změny kapilárních sil.
Porovnáním jednotlivých výsledků mi-
krostrukturální analýzy vzorků betonů
lze shrnout, že nebyly shledány žádné
nové mineralogické novotvary oproti re-
ferenčním vzorkům.
Zároveň bylo u všech výše odzkouše-
ných vzorků betonů zjištěno pouze ne-
zvýšené množství rozpustných boro-
vých solí obsahující jen malé množství
boru, které nejpravděpodobněji pochá-
zí z kameniva v betonu.
Podle zjištěných výsledků lze proká-
zat, že analyzované vzorky betonu po-
skytují informaci o relativně „mladém“
betonu, kde se dosud v mikrostruktuře
1,00E+10
1,00E+11
1,00E+12
1,00E+13
1,00E+14
1,00E+15
1,00E+16
1,00E+17
1,00E+18
1,00E+19
1,00E+20
1 10 100 1000 10000 100000 1000000 10000000 10000000
1 x 1019 cm-2
Doba [rok]
Fluence neutronů [cm-2]
Obr. 6 Závislost fluence neutronů na 3. RB na čase k dosažení limitní
fluence neutronů ❚ Fig. 6 Dependence of the neutron fluency time
necessary to reach the limit of the neutron fluency at the reactor unit
block No. 3
Obr. 7 Porovnání průměrných hodnot objemové hmotnosti betonu
vzorků z různých stanovišť bloku č. 1, řady 1, před vložením a v časové
doplňkové rovině čtyři roky ❚ Fig. 7 Comparison of average values
of density of the concrete samples before installing and in the exposed
time of four years from different stands on reactor unit block No. 1
Obr. 8 Porovnání průměrných hodnot objemové hmotnosti betonu
vzorků z různých stanovišť bloku č. 3, řady 1, před vložením a v časové
doplňkové rovině čtyři roky ❚ Fig. 8 Comparison of average values
of density of the concrete samples before installing and in the exposed
time of four years from different stands on reactor unit block No. 3
6
5 13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
neobjevila přítomnost korozních novo-
tvarů vznikajících při degradaci cemen-
tové matrice či jiné anomálie. Z produk-
tů hydratace cementu bylo ve vzorcích
identifikováno poměrně velké množ-
ství portlanditu, C-S-H fáze a velmi ma-
lé množství minerálu kalcitu. Porovná-
ní jejich fyzikálně-chemických vlastnos-
tí s vlastnostmi zjištěnými v dřívějších le-
tech nepřináší vzájemné rozdíly.
Shodně všechny vzorky C 3RB/4d
odebrané v roce 2013 nesou znaky,
podle nichž lze usuzovat, že byly po jis-
tou dobu vystaveny účinku vysoké vlh-
kosti nebo mohly být zaplaveny vodou.
Tomuto zjištění odpovídá také zvýšený
obsah rozpustných borových solí, který
byl zjištěn v rozmezí 0,23 až 0,8 mg/kg
oproti úrovni vzorků C 3RB/2z z ro-
ku 2010, kdy byl zjištěn obsah rozpust-
ných borových solí v rozmezí 0,1 až
0,4 mg/kg.
Analýza mechanicko-fyzikálních
parametrů svědečných vzorků
betonů
Analýza mechanicko-fyzikálních para-
metrů byla provedena nedestruktivní-
mi a destruktivními metodami. Z dosud
provedených měření vyplývá, že u větši-
ny vzorků betonu z bloků č. 1 a 3 došlo
po čtyřech letech expozice k mírnému
úbytku objemové hmotnosti proti pů-
vodnímu měření (obr. 7 a 8).
Výjimkou jsou stanoviště č. 11 a 31,
u kterých došlo k mírnému nárůstu ob-
jemových hmotností, což je opět prav-
děpodobně způsobeno zvýšenou vlh-
kostí, resp. zaplavením stanoviště vo-
dou.
Podobně jako u objemových hmot-
ností i v případě modulů pružnosti byl
zaznamenán pokles oproti původnímu
měření z roku 2007. Jednou z možnos-
tí vysvětlení tohoto jevu je ztráta vody
vysýcháním. Z rozdílných hodnot obje-
mových hmotností a modulů pružností
vzorků uložených na 1. RB a 3. RB lze
usuzovat odlišné vlhkostní podmínky,
které se mohou projevovat dále i v pev-
nostních parametrech odzkoušených
vzorků. U modulu pružnosti totiž na roz-
díl od pevnosti v tlaku dochází při na-
sycení vodou k nárůstu a při vysušení
k poklesu hodnot.
Zvýšená vlhkost v prostředí vzorků
uložených ve 3. RB byla zároveň dů-
sledkem kvalitnějšího procesu zrání,
a proto obecně vykazují vzorky z 3. RB
vyšší hodnoty pevnostních parametrů
v porovnání s hodnotami stanovenými
na vzorcích odebraných z 1. RB.
Při srovnání hodnot pevností betonu
původních vzorků byla shledána dob-
rá shoda mezi jednotlivými objemovými
hmotnostmi a krychelnými pevnostmi
betonu v tlaku z hlediska jejich umístění
na jednotlivých RB (tab. 1 a 2).
Potvrdily se zároveň předchozí závě-
ry, že na změny dynamických charak-
teristik nemá prozatím vliv záření, ale
vlhkostní stav betonu. Pokud se vzor-
ky nacházejí ve vlhku, dochází k ná-
růstu objemové hmotnosti i dynamic-
kých modulů pružnosti betonu, v su-
chém prostředí naopak hodnoty těch-
to veličin klesají.
ZÁVĚR
Ze všech doposud provedených kont-
rolních měření na svědečných vzorcích
a vzorcích původního betonu lze říci, že
vliv vlhkosti, teploty a účinků ionizujícího
záření na vlastnosti betonu jsou zane-
dbatelné a nedochází k degradaci pev-
nostních charakteristik betonu.
V současné době ovšem bylo prove-
deno měření pouze na vzorcích, které
byly na stanovištích exponovány jeden,
dva, resp. čtyři roky. Měření v následují-
2160 2180 2200 2220 2240 2260 2280 2300 2320 2340 2360
11 12 15 16
D [
kg
/m3
Stanoviště
Blok 1, řada 1 – objemová hmotnost
]
Před vložením
V čas. rovině 5/2012
2160
2180
2200
2220
2240
2260
2280
2300
31 33 34 35
D [
kg
/m3
Stanoviště
Blok 3, řada 1 – objemová hmotnost
]
Před vložením
V čas. rovině 5/2012
Tab. 1 Výsledné hodnoty fyzikálně-mechanických parametrů betonů svědečných vzorků vyjmutých z 1. RB a jejich procentní srovnání ❚ Tab. 1 Resultant values of physical and mechanical characteristics of concrete validatory samples removed from the reactor unit block No. 1 and their percentage comparison
označení vzorků
objemová hmotnost krychelná pevnost modul pružnosti
hodnota procentní podíl hodnota procentní podíl hodnota procentní podíl
[kgm-3] [%] [MPa] [%] [GPa] [%]
referenční vzorky
2 246 100 40,8 100 25,7 100
1. RB / 1z 2 240 99,7 41,9 102,6 29,7 115,4
1. RB / 2z 2 221 98,9 41,4 101,5 27,6 107,4
1. RB / 4z 2 223 99 41,2 101 27,8 108,2
1. RB / 2k 2 230 99,3 43,7 107,1 29,5 114,8
1. RB / 4k 2 264 100,8 45 110,3 28,8 112
Tab. 2 Výsledné hodnoty fyzikálně-mechanických parametrů betonů svědečných vzorků vyjmutých z 3. RB a jejich procentní srovnání ❚ Tab. 2 Resultant values of physical and mechanical characteristics of concrete validatory samples removed from the reactor unit block No. 3 and their percentage comparison
označení vzorků
objemová hmotnost krychelná pevnost modul pružnosti
hodnota procentní podíl hodnota procentní podíl hodnota procentní podíl
[kgm-3] [%] [MPa] [%] [GPa] [%]
referenční vzorky
2 246 100 40,8 100 25,7 100
3. RB / 1z 2 249 100,1 44 107,8 26,3 102,3
3. RB / 2z 2 258 100,5 44,9 110 27,5 107
3. RB / 4z 2 258 100,5 47,8 117,2 29,9 116,2
3. RB / 2k 2 254 100,3 44,6 109,3 29,3 114,1
Pozn.: Označení vzorku za lomítkem značí časovou rovinu – dobu expozice vzorků a „z“ – základní, „k“ – kontrolní/doplňková.
7 8
5 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
cích letech pak budou dalším důležitým
přínosem pro poznání chování stínících
betonů vystavených účinkům radiační-
ho zatížení v okolí reaktorových bloků
JE Dukovany.
Ze závěrů měření provedených
na 1. RB a 3. RB je zároveň zřejmé,
že dochází k průniku zvýšené vlhkos-
ti na jednotlivá stanoviště. Opět se tak
potvrdily závěry předchozích zpráv, totiž
že na pokles materiálových charakteris-
tik nemá prozatím vliv záření, ale změny
vlhkostních poměrů betonu.
Na závěr je nutné podotknout, že
všechny nedestruktivní a destruktivní
zkoušky na exponovaných svědečných
vzorcích byly provedeny v kontrolova-
ném pásmu Fakulty stavební VUT v Br-
ně nebo na pracovištích k tomu urče-
ných. Všechny vzorky, resp. jejich čás-
ti byly po provedení zkoušek převezeny
zpět do areálu JE Dukovany k likvidaci.
Prezentované výsledky výzkumu byly získány
za finanční podpory projektu TAČR TA02020006
„Využití hydroenergetického potenciálu
vodárenských soustav“ a projektu FR-TI4/159
„Light structures – progresivní konstrukce
z moderních kompozitních materiálů“.
prof. RNDr. Ing. Petr
Štěpánek, CSc.
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 848
Ing. Lubomír Vítek, Ph.D.
prof. RNDr. Ing. Stanislav
Šťastník, CSc.
Ing. Petr Cikrle, Ph.D.
Ing. Zlámal Martin, Ph.D.
Ing. Petr Žítt
Všichni: VUT v Brně
Fakulta stavební
Ústav betonových
a zděných konstrukcí
Veveří 95, 602 00 Brno
Ing. Jaroslav Školař
JE Dukovany
675 50 Dukovany
e-mail: [email protected]
Příspěvek na toto téma zazněl na konferenci
Sanácie betónových konštrukcií v prosinci
loňského roku ve slovenských Smolenicích.
SYMPOZIUM SANACE 2014Skončilo 24. mezinárodní sympozium SANACE 2014 a mohu říci, že jsme se na ně připravovali s jistým rozechvěním. Ekonomická si-tuace stavebnictví příliš nepřeje, a to se odráží na počtu účastníků na odborných konferencích.
Dá se však konstatovat, že jsme byli příjemně překvapeni. Kromě pravidelných účastníků, s kterými se setkáváme již po řadu let, se na sympoziu objevili například i významní investoři z Ředitelství sil-nic a dálnic ČR či Správy železniční a dopravní cesty, s. o.
Celkově se sympozia zúčastnilo na 130 účastníků a na dopro-vodné výstavě se prezentovalo na dvacet společností.
I změna večerního setkání z „Moravské chalupy“ do vinného šen-ku „Železná růže“ se setkala s kladnou odezvou. Na slavnostním večeru, kterým byl zakončen první jednací den, byla předána oce-nění v oboru sanace betonových konstrukcí. Titulem Významná osobnost v oboru sanace betonových konstrukcí byl oceněn Ing. Zdeněk Koch. Ocenění Sanační materiál roku 2013 získa-la společnost Sika CZ, s. r. o., za výrobek Sika MonoTopR-452. Ocenění Sanační dílo roku letos nebylo uděleno.
Příští rok bude „kulaté“ čtvrtstoletí konání našeho sympozia, a tak již mnozí účastníci připojovali své nápady, jak ten 25. roč-ník vylepšit.
prof. Ing. Leonard Hobst, CSc.
prezident SSBK
Literatura:
[1] Kaplan M. F.: Concrete Radiation
Shielding, Longman Scientific and
Technical, 1989
[2] Technologie a vlastnosti těžkých beto-
nů, Vědecko-výzkumný ústav betonů,
Moskva 1962
[3] Jaeger R. G., Blizard E. P., Chilton
A. B.: Engineering Compendium on
Radiation Shielding, Vol. I Shielding
Fundamentals and Methods,
International Atomic Energy Agency
Vienna, Springer-Verlag, Berlin,
Heidelberg, New York, 1968
[4] Jaeger R. G., Blizard E. P., Chilton
A. B.: Engineering Compendium on
Radiation Shielding, Vol. II Shielding
Materials, International Atomic Energy
Agency Vienna, Springer-Verlag, Berlin,
Heidelberg, New York, 1975
[5] Jaeger R. G., Blizard E. P., Chilton
A. B.: Engineering Compendium on
Radiation Shielding, Vol. III Shield
Design and Engineering, International
Atomic Energy Agency Vienna,
Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg,
New York, 1970
5 33 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
TECHNOLOGIE BETONU 2014
Už podruhé se konference Technologie betonu pořádaná Českou betonářskou společností ČSSI konala v jihlavském hotelu Gustav Mahler. Letos to bylo 9. dubna. Prostory barokní přestavby středo-věkého dominikánského kláštera dávají konferenci o nejnovějších trendech ve vývoji a výzkumu technologie betonu zvláštní atmo-sféru. Téměř stovka účastníků si pod klenbou konferenčního sálu umístěného v původním, po roce 1781 odsvěceném, kostele s vý-bornou akustikou vyslechla šestnáct zajímavých přednášek rozdě-lených vědeckou radou konference (předsedkyně Ing. Michala Hu-bertová, Ph.D.) do čtyř tematických bloků.
V první sekci vyzvaných přednášek vysvětlil Ing. Števula poslu-chačům důvody, proces a souvislosti přípravy nové normy ČSN EN 206-1 včetně některých nečekaných peripetií jejího vydaní. Ing. Margoldová poukázala na důležitost vývoje nových materiá-lů a zvládnutí nových technologií zpracování betonu jako podmín-ky pro současnou moderní architekturu. K problematice modu-lů pružnosti betonu a souvislostem jejich určování se ve své před-nášce vrátil Ing. Huňka (spoluautor doc. Kolísko).
Druhý dopolední blok přednášek věnovaný materiálům pro be-ton byl uveden vyzvanou přednáškou prof. Hely na téma popílky v betonu a betonové recykláty. Další přednášky byly věnovány beto-nům s vysokým obsahem popílků pro běžné použití v podmínkách ČR, Ing. Šáchová, vlastnostem betonů s využitím přírodního zeoli-tu a dalších běžně používaných příměsí, Ing. Sedlmayer, a zkuše-nostem z vývoje a aplikací alkalicky aktivovaných betonů, Ing. To-manová.
První sekce odpoledních přednášek byla zaměřena na vlastnos-ti betonu a jejich zkoušení. V sekci zazněly přednášky o úpra-vách povrchu betonu a jeho drsnosti ve vztahu k výsledkům zkouš-ky CHRL, přednesl Ing. Urban, o smršťování betonu vědecky ne-bo prakticky použitelně, přednesl Ing. Kadlec, o nových přístu-pech při analýze nebezpečí rozpínavých reakcí v betonu, přednesl Ing. Stryk, a o vlivu kotevní délky na soudržnost předpínací výztu-že a UHPC, kterou přednesl Ing. Čítek.
V závěrečné sekci byly představeny zajímavé realizace betono-vých konstrukcí se zaměřením na materiály a technologie. Pozor-nost posluchačů zaujala přednáška Ing. Pánka o použití červeného betonu na fasádách nového divadla v Plzni, přednáška Ing. Tichého o použití bílého UHPC s výztužnou sítí pro tenkostěnné fasádní pa-nely, přednáška Ing. Koukala o výstavbě betonových konstrukcí la-serového centra, přednáška Ing. Fládra o odolnosti HPC při zatíže-ní výbuchem i závěrečná přednáška Ing. Šafraty o transportbetonu s odolností proti vysokým teplotám a jeho použití při výstavbě bez-pečnostních záchytných nádrží v ostravských ocelárnách.
Nejasné informace byly posluchači oponovány či široce diskuto-vány přímo po přednáškách i později během přestávek. Komorněj-ší atmosféra je pro živé výměny názorů určitě příznivější než velké sály. To je i jedním z cílů těchto monotématických konferencí ved-le šíře zaměřených tradičních Betonářských dnů. Jednodenní kon-ference s řadou zajímavých prezentací byla zakončena příjemným společenským večerem v prostorách hotelu.
CONCRETE
Leonard Koren
Edwin A. R. Trout, The Concrete Society, o knize na-
psal: „Výpravná, jak lze očekávat od vydavatele umělec-
kých knih, jako je Phaidon, je tato stylová kniha a podob-
ně jako na své obálce, kde je termografickou technologií
otisknuto bednění sestavené z hrubých prken, je obra-
zem betonu. Je to jednoduchý avšak neobyčejný prvek,
který objasňuje, co je tím zásadním pro knihu věnova-
nou prezentaci toho nejlepšího z betonové architektury.
S nadpisem „Betonové myšlenky“ je kniha uvedena
osobní předmluvou autora Leonarda Korena, americ-
kého architekta, jehož formální výchova začala v obdo-
bí Brutalismu v raných sedmdesátých letech, který však
zákony estetiky charakteristické pro tu dobu neuzná-
vá. Rozmanitou architekturu představenou v knize popisuje jako nád-
hernou, vznosnou, impozantní, či ušlechtilou a její konstrukční materi-
ál jako jeden z největších úspěchů člověka. Autor představuje některé
z vybraných staveb jako „poetické“, např. Kahnův Salk Institute a Leca
Swimming Pool od Alvara Sizy.
Vychází z vlastních zkušeností ze života v Japonsku v osmdesátých le-
tech, kde byl pohledový beton „a la mode“, a lituje následné zdrženlivos-
ti, s kterou se k betonu přistupovalo. Upozorňuje, že textura pohledo-
vého betonu je to, co dělá tento materiál tak atraktivním; ta má hluboký
smyslový rozměr, protože nabízí jak optický, tak hmatový vjem. Tok my-
šlenek uzavírá připomínkou účinku dobře navržené betonové konstrukce
na naší mysl: beton se už vloudil hluboko do našeho kolektivního pod-
vědomí. Spoléháme na jeho absolutní fyzickou integritu, což vnímáme
v našich životech jako solidnost a pocit jistoty, skutečně i metaforicky.
Naštěstí ve většině případů naši technologové a inženýři
zajistí, že beton je řádně vyroben a konstrukce z něj stej-
ně postavena, a může tak naplnit psychologická očeká-
vání. To dovoluje architektům, tvůrcům místa, soustředit
se na transformaci té „husté kaše“ na lepší a lepší odra-
zový můstek pro naši představivost.
Na většině stránek knihy jsou fotografie jen s malým
množstvím slov. Klasické černobílé dobové záběry jsou
promíchány s nádhernými současnými celostránkovými
barevnými obrazy.
Stavby jsou sdruženy do kapitol, jejichž názvy vyjadřují
abstraktní obsah: forma, textura, zasazení do prostředí,
krajina, světlo, hmota, přítomnost a měřítko – fotografie
oslavují nejlepší architekty, kteří svá díla vytvořili z beto-
nu, Candelu, Lloyd Wrighta, Maillarta, Niemeyera, Ner-
viho a Perreta a řadu současných architektů, jejichž jmé-
na ještě nejsou tak známa.
Určitým způsobem je výběr staveb předvídatelný, protože mnoho uve-
dených příkladů je velmi dobře známých, ale právě toto je potvrzení je-
jich důležitosti. Kromě toho je zde mnoho nových typů betonů, a mate-
riálu to tak dodává různorodost i vyváženost a zejména vzbuzuje svě-
ží zájem o něj. Fotografie jsou opravdu úžasné, inspirující. Je to skuteč-
ně typická dárková publikace, která beton nádherně prezentuje a udr-
žuje v centru obdivu.“
Recenze byla převzata z časopisu Concrete,
Vol. 48, March 2014, Issue 02, str. 11
Vydavatelství Phaidon, Londýn, 2012
Editor William Hall
ISBN 978-0714863542
240 stran, 29,95 GBP
A K T U A L I T Y ❚ T O P I C A L S U B J E C T S
SLEDOVÁNÍ ANOMÁLNÍHO ROZMÍSTĚNÍ DRÁTKŮ
V KALIBRAČNÍCH VZORCÍCH DRÁTKOBETONU POČÍTAČOVOU
TOMOGRAFIÍ ❚ MONITORING OF ANOMALOUS DISTRIBUTION
OF WIRES IN THE CALIBRATION SAMPLES OF FIBER CONCRETE
BY COMPUTED TOMOGRAPHY
5 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Leonard Hobst, Petr Bílek,
Ondřej Anton, Tomáš Zikmund
Počítačová tomografie (CT) patří k nedestruk-
tivním metodám, které mají velké vypovídací
schopnosti. Kromě předností má však tato
metoda i svá omezení, na která je nutno při
jejím uplatnění brát zřetel.
V příspěvku je obecně popsána CT metoda
a na praktickém příkladu – tomografickém
vyšetření kalibračních vzorků z drátkobeto-
nu – jsou popsány její možnosti a ome-
zení. Kalibrační vzorky drátkobetonu, se
stanovenou koncentrací drátků, byly speci-
álně vyrobeny pro nakalibrování magnetic-
kých sond, vyvinutých v rámci výzkumného
úkolu na FAST VUT v Brně. Při kalibraci však
některé vzorky vykazovaly anomální výsledky,
a proto byly tyto vzorky podrobeny kontrole
CT metodou, která prokázala nepravidelné
rozdělení drátků v kontrolovaných vzorcích. ❚
Computed tomography (CT) belongs among
the non-destructive methods which are
characterized by a high explanatory power. This
method has its advantages and also limitations
and in case this very method is applied, its
limitations must be taken into account.
The CT method is generally described in this
contribution, and its capabilities and limitations
are explained in a practical example – CT
monitoring of calibration fibre concrete samples.
The calibration fibre concrete samples with
a determined fibre concentration were specially
produced for calibrating the magnetic probes
which were developed in the framework of
a research project at the Brno University of
Technology, Faculty of Civic Engineering.
Some calibration samples showed anomalous
results and hence such calibration samples
were tested using the CT method which
proved irregular fibre distribution in the tested
samples.
Jedním z cílů nedestruktivních metod
kontroly je stanovení co nejvíce základ-
ních údajů o zkoušených materiálech
bez jejich porušení. K tomu se dají využít
metody založené na různých fyzikálních
principech. K nejúčinnější metodě, co
se vypovídací schopnosti týče, patří po-
čítačová tomografie (Computed Tomo-
graphy, CT). Ta se již po řadu let využívá
v lékařské diagnostice, ale v průmyslo-
vých aplikacích je však stále v rozvoji. Tý-
ká se to i stavebnictví, kde údaje o využi-
tí počítačové tomografie jsou velmi kusé.
K prvním zmínkám o jejím využi-
tí ve stavebnictví patřil článek [1]. Je-
ho autor v něm stručně popisuje své
zkušenosti při zjišťování vnitřní struktu-
ry betonu z hlediska rozložení kameni-
va v cementové matrici a obsahu vzdu-
chu ve vzorcích betonu. Při vhodném
nastavení a filtraci lze jednotlivé složky
samostatně zobrazit. Při této kontrole
byl využit lékařský tomograf. Nevýho-
dou lékařských tomografů však je to,
že se zdroj záření a detektor synchron-
ně pohybují nad stacionárním kontro-
lovaným objektem (pacientem).
U průmyslových tomografů je zdroj
záření a příslušný detektor stacionární
a pohybuje se (rotuje) kontrolovaný ob-
jekt. Tím je možné dosáhnout preciz-
nějších výsledků.
PRŮMYSLOVÁ POČÍTAČOVÁ
TOMOGRAFIE
Počítačová tomografie je zobrazova-
cí metoda, která umožňuje trojrozměr-
2
1a
1b
5 53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
ně stanovit vnitřní strukturu materiá-
lu. Obdobně jako rentgenografie vyu-
žívá při zobrazení vnitřní struktury ma-
teriálu rentgenové záření, ale na rozdíl
od rentgenografického zobrazení, kte-
ré je dvourozměrné (2D), umožňuje to-
mografie zobrazit kontrolovaný před-
mět třírozměrně – prostorově (3D) [5].
Zjednodušeně lze princip počítačové
tomografie zobrazit na schématu pro-
zařování (obr. 1b). Zkoušený předmět
je pevně umístěn na manipulační stolek
tomografu mezi zdrojem záření (rentge-
nem) a plošným detektorem záření, tvo-
řeným maticí miniaturních detektorů. Při
otáčení stolku během činnosti tomogra-
fu plošný detektor zaznamenává po-
stupnou změnu procházejícího rentge-
nového záření. Data změny intenzity zá-
ření snímaná detektorem jsou průběž-
ně ukládána do počítače, kde dochá-
zí k vyhodnocení a zpětné rekonstrukci
vnitřní struktury sledovaného vzorku,
za pomoci specializovaného softwaru.
LABORATOŘ RENTGENOVÉ
MIKRO- A NANOTOMOGRAFIE
Při řešení specifického výzkumu zamě-
řeného na vývoj magnetických sond
na kontrolu koncentrace drátků v drát-
kobetonových konstrukcích bylo po-
třeba zhotovit řadu kalibračních vzorků
s různou koncentrací drátků a to od 0,3
do 1,2 %. Při kalibraci nové sondy se
však u některých vzorků vyskytly ano-
mální výsledky, které neodpovídaly de-
klarované koncentraci drátků ve vzor-
cích. Byl proto vysloven předpoklad, že
u vzorků došlo (i přes pečlivou přípravu)
k nepravidelnému rozmíšení drátků. Pro
potvrzení tohoto předpokladu bylo roz-
hodnuto využít počítačové tomografie
a „podezřelé“ vzorky podrobně vyšet-
řit. Měření, jejichž cílem bylo určit přesné
rozložení drátků u dvou vybraných kali-
bračních drátkobetonových vzorků vy-
kazujících největší anomálie (obr. 2), by-
la provedena v Středoevropském tech-
nologickém institutu CEITEC
Středisko disponuje nejmodernějším
počítačovým tomografem GE phoenix
v|tome|x L240, osazeným rentgenkou
o max. napětí 240 kV (obr. 3). Tomo-
graf je umístěn ve „stíněném kabinetu“
(obr. 4), takže na pracovišti není třeba
přijímat zvláštní bezpečnostní opatře-
ní. Speciální plošný detektor, kterým
je tomograf osazen, má aktivní oblast
410 × 410 mm, což odpovídá hustotě
2 048 × 2 048 pixelů (při použitém roz-
měru pixelu 200 × 200 μm). To umož-
ňuje snímání vnitřní struktury trojroz-
měrných předmětů s vysokým prosto-
rovým rozlišením.
TOMOGRAFICKÉ VYŠETŘENÍ
KALIBRAČNÍCH VZORKŮ
Pro kontrolu počítačovou tomografií by-
ly vybrány dva kalibrační vzorky drátko-
betonu, které při kalibraci magnetických
sond vykazovaly anomálie v měření.
První kalibrační vzorek drátkobetonu
byl pro snadnější vyhodnocování při
tomografické kontrole upraven tak, že
tvořil válec průměru 100 mm a délky
150 mm, jehož středem prochází otvor
průměru 25 mm pro umístění magne-
tické sondy, která se používá pro sta-
novení koncentrace drátků v drátko-
betonových konstrukcích (obr. 2). Vá-
lec byl pevně umístěn do manipulátoru
tomografu a po uzavření stínících dve-
ří přístroje (obr. 4) došlo k postupnému
prozařování kalibračního vzorku.
Následným matematickým zpracová-
ním byly rekonstruovány virtuální řezy
vzorku. Tato data byla získána s voxe-
lovým rozlišením 100 μm (voxel = „tří-
rozměrný pixel“). Počítačovým soft-
warem bylo možné z těchto řezů vy-
separovat drátky a vytvořit 3D model
vzorku. Zpracování tomografických dat
snímaného vzorku trvalo více než 2 h.
3 4
5a 5b 5cObr. 1 Schéma průmyslového
tomografu ❚ Fig. 1 Industrial
tomograph scheme
Obr. 2 Testované kalibrační
vzorky ❚ Fig. 2 Tested
calibration samples
Obr. 3 Válcový vzorek, upevněný
v manipulátoru ❚ Fig. 3 Cylindrical sample fixed to
the manipulator
Obr. 4 Stíněný „kabinet“
tomografu ❚ Fig. 4 Shielded
“cabinet” tomograph
Obr. 5a, b, c Jednotlivé CT
snímky kalibračním vzorkem
s vyznačením shluků drátků ❚ Fig. 5a, b, c Individual CT images
of the sample with fibre clusters
5 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Výsledkem je axonometrické zobra-
zení kalibračního válce s rozložením
jednotlivých drátků. Toto axonometric-
ké zobrazení tělesa lze „řezat“ ve všech
třech osách (x, y a z) a je možné v tom-
to tělese najít „anomálie“, které byly pří-
činou odchylných výsledků při kalibraci
magnetické sondy (obr. 5).
K další analýze tomografických dat
se využívá speciální modul 3D vizua-
lizačního software Volume Graphics
Studio Max 2.2 pro analýzu vláken
kompozitního materiálu (obr. 6), kte-
rý umožňuje kvantitativní posouzení
rozložení drátků barevným axonome-
trickým zobrazením (obr. 7). Pro pro-
vedenou směrovou analýzu vláken je
pak možné zobrazit histogram smě-
rů a určit tak převládající směr vláken
(obr. 8).
Jako další byla odzkoušena drátko-
betonová krychle. Větší rozměry krych-
le však způsobily, že se snížila roze-
znatelnost drátků uvnitř krychle a vni-
třek krychle proto nešel jednoznač-
ně vyhodnotit. Bylo proto využito ob-
dobného tomografu, avšak s vyšším
výkonem rentgenky, a to až 300 kV.
Při tomto vyšším napětí bylo mož-
né s úspěchem prozářit a počítačo-
vě zpracovat i krychli o hraně 150 mm
(obr. 9 a 10).
Obr. 6 Axonometrické zobrazení transparentního vzorku válce
s drátky ❚ Fig. 6 Axonometric image of a transparent sample
cylinder with wires
Obr. 7 Axonometrické zobrazení separovaných drátků ve válci se
směrovou analýzou ❚ Fig. 7 Axonometric image of separated fibres
in the cylinder sample with directional analysis
Obr. 8 Histogram směrové analýzy – orientace směru vláken
ve válci ❚ Fig. 8 Histogram directional analysis – orientation
direction of the fibres in the cylinder
Obr. 9 Axonometrické zobrazení transparentního vzorku krychle
s drátky ❚ Fig. 9 Axonometric image of a transparent sample cube
with wires
6
7
9a
10
8
9b
Obr. 10 Axono-
metrické zobrazení
separovaných
drátků v krychli
se směrovou
analýzou ❚
Fig. 10 Axono-
metric image of
separated fibres in
the cube sample with
directional analysis
5 73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
ZÁVĚR
Kontrola počítačovým tomografem po-
tvrdila předpoklad, že v drátkobetono-
vých vzorcích došlo k nepravidelné-
mu rozmísení drátků (obr. 7 až obr. 10),
které při kalibraci magnetické son-
dy vykazovalo anomálie ve výsledných
údajích.
Počítačová tomografie prokázala, že
v oblasti kontroly vnitřní struktury sta-
vebních materiálů má velkou vypovída-
cí schopnost. Řadí se k nejpřesnějším
nedestruktivním metodám, používaným
v technice.
Jak však bylo dále ověřeno, má tato
metoda i svá omezení. I když drátkobe-
tonový válec o průměru 100 mm nebyl
pro počítačový tomograf problém, drát-
kobetonové kostky o hraně 150 mm
jsou již nad možnosti tomografu s tou-
to maximální energií rentgenu (240 kV)
a bylo nutno využít tomografu s rent-
genkou o napětí 300 kV.
Příspěvek vznikl v rámci řešení projektu
FAST-S-14-2490 a v rámci CEITEC –
Středoevropského technologického institutu
s pomocí výzkumné infrastruktury financované
projektem CZ.1.05/1.1.00/02.0068 z Evropského
fondu regionálního rozvoje.
prof. Ing. Leonard Hobst, CSc.
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 836
Ing. Ondřej Anton, Ph.D.
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 823
oba: VUT v Brně
Fakulta stavební, ÚSZK
Veveří 95, 602 00 Brno
www.fce.vutbr.cz
Ing. et Ing. Petr Bílek
VUT v Brně, ÚSI
Údolní 53, 602 00 Brno
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 829
www.usi.vutbr.cz
Ing. Tomáš Zikmund
CEITEC VUT v Brně
Technická 3058/10, 616 00 Brno
e-mail: tomas.zikmund@
ceitec.vutbr.cz
tel.: 541 142 875
www.ceitec.vutbr.cz
Literatura:
[1] Balazs G. L., Lublóy É.: Možnosti
použití počítačové tomografie (CT)
ke studiu betonu. Beton TKS 6/2013.
p. 43–45. ISSN 1213-3116
[2] Bílek P., Hobst L.: Ověřování homo-
genity drátkobetonu na kalibračních
vzorcích vyvíjenou magnetickou
metodou, Sanace betonových kon-
strukcí, roč. 2012, č. 1, s. 278–284.
ISSN: 1211- 3700
[3] Hobst L., Bílek P., Anton O., Vala J.:
Další vývoj magnetické metody pro
testování homogenity drátkobetonové
konstrukce, In 19. Betonářské dny
2012, Sborník ke konferenci, Hradec
Králové, ČBS Servis, s. r. o., 2012,
p. 479–482. ISBN 978-80-87158-32-6
[4] Hobst L., Bílek P.: Various control
methods developed for fibre-concrete
structures, In Recent advances in
integrity-reliability-failure, IRF, Funchal,
Madeira, Portugal, INEGI. 2013
p. 721–730, ISBN 978-972-8826-27-7
[5] Zikmund T., Petrilak M., Kaiser J.:
Rentgenová počítačová tomografie
pro analýzu odlitků, defektoskopii
a kontrolu rozměrů, In Sborník recen-
zovaných příspěvků 2013 konference
Zkoušení a jakost ve stavebnictví,
2013,) s. 429–438.
ISBN: 978-80-214-4777- 6
REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮHOTEL NAGOLD – E IN KOMPLEXES STAHL BETON-
TRAGWERK IN INNERSTÄD T ISCHEM UMFELD
Holger Hinz, Christian Münich
Na první pohled neupoutá nový sedmipodlažní hotel v malém měs-
tečku Nagold ve Schwarzwaldu z konstrukčního hlediska ničím vý-
jimečným. Avšak, jak to často bývá, ďábel je skrytý v detailu. Ne-
obvykle vysoký počet přesunů podpor a míst přenosu zatížení vy-
tvořil tvrdé požadavky na návrh konstrukce. Minimalizované podpo-
ry smykových stěn a umístění vykonzolovaných stěnových nosníků
určitě stojí za zmínku. Z pohledu relativně malá budova v sobě skrý-
vá vysokou úroveň inženýrských znalostí a dovedností a to přesto,
že se inženýři-statici k návrhu budovy dostali až v pozdním stádiu,
kdy už byly všechny dispoziční otázky rozhodnuty architekty a změ-
ny v uspořádaní konstrukce nebyly připouštěny. Umístění v mís-
tě s významnou seismicitou a vysoký stupeň nepravidelné geome-
trie konstrukce si vyžádaly ověření její bezpečnosti celým spektrem
různých metod.
Hinz H., Münich Ch.: Hotel Nagold – ein komplexes Stahlbetontragwerk
in innerstädtischem Umfeld, Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 3,
s. 223–228
ERMÜDUNGSVERSUCHE AN STAHL BETON-
FERTIGTEILEN FÜR LÄRMSCHUTZWÄNDE AN
E ISENBAHN-HOCH GESCHWINDIGKEITSSTRECKEN
Manfred Keuser, Eugen Hiller, Roman Lenner
Ochrana proti hluku podél dopravních tras má v Německu velkou
důležitost vzhledem k vysoké hustotě populace v rozsáhlých ob-
lastech země. Železobetonové panely jsou často užívané zejména
v konstrukcích protihlukových stěn podél železničních tratí. Zatížení
od rychle projíždějícího vlaku způsobuje kmitání stěn a jejich možné
únavové porušení musí být proto vyšetřováno. Během posledních let byl v Laboratory of the Institute of Structural Engineering at the Uni-versity of the German Armed Forces in Munich realizován velký po-čet zkoušek cyklického namáhání. Zvláštní pozornost byla zaměře-na na poměrně úzkou oblast podpor.
Keuser M., Hiller E., Lenner R.: Ermüdungsversuche an Stahlbetonfertigtei-
len für Lärmschutzwände an Eisenbahn-Hochgeschwindigkeitsstrecken, Beton-
und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 4, s. 248–256
EIN NACHWEISKONZEPT FÜR QUER KRAFT-
TRAGFÄHIGKEIT VERSTÄRKTER STAHL BETONGURTE
VON VERBUNDTRÄGERN IM BEREICH GROSSER
STEGÖFFNUNGEN
Christian Balzer, Jürgen Schnell
Ocelová stojina kompozitního nosníku přenáší většinu působící smy-kové síly. Jestliže je stojina oslabena velkým otvorem, musí betonová pásnice přenést téměř celou smykovou sílu. Hlavové šrouby na hor-ní části ocelového nosníku slouží jako smyková výztuž. V několika experimentech byla smyková kapacita nosníku významně zvýšena uspořádáním tuhých ocelových výztužných vložek v betonové pás-nici nosníku v místě velkého otvoru ve stojině.
Částí výzkumného projektu řešeného na Kaiserslautern TU bylo vyšetřování vlivu tuhých smykových vložek v betonových pásnicích kompozitních nosníků s velkým otvorem ve stojině na přenos smy-kových sil. K vyšetření smykové kapacity uvedených konstrukčních prvků byl navržen speciální model. Článek popisuje vývoj modelu, který slouží k simulaci chování nosníku s oblastí oslabenou velkým otvorem ve stojině.
Balzer Ch., Schnell J.: Ein Nachweiskonzept für Querkrafttragfähigkeit
verstärkter Stahlbetongurte von Verbundträgern im Bereich großer
Stegöffnungen, Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 3, s. 158–169
OŠETROVANIE ČERSTVÉHO BETÓNU – 12. FOTOGRA METRICKÉ
OVERENIE PÔSOBENIA PARAFÍNOVEJ MEMBRÁNY ❚
CONCRETE CURING – 12. PHOTOGRAMMETRIC VERIFICATION
OF THE PARAFFIN MEMBRANE ACTION
5 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Peter Briatka, Peter Makýš
Predchádzajúci článok z cyklu o ošetrovaní betónu [22] sa venoval labo-
ratórnej aplikácii parafínového nástreku na betónové vzorky z hľadiska
technológie nanášania, dosahovanej rovnomernosti nanášania a hrúbok
membrány vrátane jej degradácie v čase. S ohľadom na požiadavky
výrobcu na minimálnu hrúbku membrány a získané výsledky merania
hrúbok pri dodržaní odporúčanej spotreby sa dávky mierne zvýšili. Takto
ošetrované vzorky betónu sa následne vystavili pôsobeniu okolitého
prostredia simulujúceho podmienky letných betonáží (rôzne kombinácie
teploty, relatívnej vlhkosti a rýchlosti vetra). Pôsobenie membrány (para-
fínového nástreku) vzhľadom na „kompromisnú“ technológiu nanášania
sa s cieľom spresnenia intenzity odparovania vody z betónu okolitého
prostredia upravilo využívajúc fotogrametrický prístup overenia pôsobenia
parafínovej membrány. Metóda sa podrobnejšie popisuje v tomto člán-
ku. ❚ The precending paper of the series on concrete curing [22] was
devoted to laboratory application of the paraffin membrane on concrete
samples in terms of technology of spraying, uniformity of application and
membrane thicknesses including its degradation in time. With respect to
the manufacturer´s requirements on minimum thickness of the membrane
and measured thicknesses when kept recommended consumption,
the dosages were slightly increased. The concrete samples cured this
way were exposed to the ambient environment simulating conditions of
hot weather concreting (various combinations of temperature, relative
humidity and wind velocity). Action of the membrane (paraffin film)
considering “compromise” technology of application was modified using
results of photogrammetric approach to verification of its action, so that
more precise intensity of water evaporation from concrete samples were
recorded. This method is described in more detail in this paper.
Z riešenia čiastkových úloh laboratórnej aplikácie nástreku
[22] vyplynulo, že tento sa bude na betónové vzorky naná-
šať mechanickým rozprašovačom s diskrétnym dávkovaním
(1,077 ± 0,012) g. Pre doskové skúšobné vzorky rozmerov
225 × 335 mm (0,075375 m2) sa stanovila aplikácia nástre-
ku na dávkou 12×, čo reprezentuje zvýšenie výpočtovej dáv-
ky o cca 15 %. Očakávalo sa preto, že požadovaná hrúb-
ka membrány sa tak zabezpečí minimálne na 50 % povrchu
skúšobných telies.
Až vizuálnou kontrolou vzhľadu povrchu skúšobných telies
s aplikovaným ošetrovacím nástrekom (po 6 h od aplikácie)
sa zistili výrazné diferenciálne rozdiely v svetlosti po ploche
povrchu, ktoré jednoznačne súviseli s hrúbkou membrá-
ny, resp. lokálnym difúznym odporom membrány nad dife-
renciálnou plôškou ds. Miesta so zníženou hrúbkou (difúz-
nym odporom) membrány umožňujú stratu vlhkosti z betó-
nu, a tak dosahujú nižšie lokálne vlhkosti, čím sa vizuálne ja-
via ako svetlejšie.
Výpočty orientačnej účinnosti ošetrovania pomocou ná-
strekov, resp. výpočty intenzity odparovania vody zo vzoriek
s ošetrovacím nástrekom pri ich expozícii prostrediu sa pre-
to navrhli numericky spresniť podľa skutočne pokrytej plo-
chy povrchu vzorky membránou. Numerické spresnenie je
možné vykonať napr. integráciou diferenciálnych plôšok ds
s diferenciálnou svetlosťou db zodpovedajúcou určitému in-
tervalu (kapacitnou metódou) stanovených povrchových vlh-
kostí. S ohľadom na nedostatok času a (pomerne malé) roz-
mery vzoriek sa pristúpilo k druhej, výrazne jednoduchšej
metóde stanovenia priemerného jasu povrchu skúšobného
telesa. Parameter stanovený týmto prístupom možno inter-
pretovať ako pomernú plochu skúšobného telesa s úplným
(dokonalým) ošetrovaním nástrekom.
METODIKA A POSTUP RIEŠENIA
Metodika spresnenia plochy pokrytej nástrekom je založená
na digitálnom snímkovaní povrchu skúšobných telies, úpra-
vách snímkov štatistickej analýze jasu. V nasledovnom sa
podrobne popisujú kroky od vyhotovenia snímkov až po sta-
novenie pomernej plochy s dokonalým ošetrovaním.
Zhotovenie snímku sa vykonáva vždy v rovnakom veku
vzoriek. Podľa okrajových podmienok prostredia (TAMB; RH;
vW) determinujúcich intenzitu straty vlhkosti sa vhodný čas
snímkovania vyberie tak, aby bol dostatočný kontrast medzi
plôškami s evidentne dostatočnou a evidentne nedostatoč-
nou hrúbkou membrány. S rastúcim kontrastom rastie dyna-
mický rozsah povrchu, ktorý je kľúčový z hľadiska presnosti
metódy. Pre dosiahnutie vyššej presnosti je teda vhodné vy-
konávať snímkovanie vo veku približne medzi 6 a 12 h veku.
Pri zhotovovaní snímku je dôležité, aby povrch skúšobného
telesa bol osvetlený rovnomerne (v osi snímkovania). Takým-
to spôsobom osvetlenia sa eliminuje skreslenie výsledkov
prípadnými tieňmi spôsobenými nerovnosťami povrchu. Sa-
motné snímkovanie sa vykonáva kolmo na povrch skúšob-
ného telesa z takej vzdialenosti, aby snímkovaný povrch za-
beral takmer celú plochu hľadáčika (obr. 1). Exponovanie sa
odporúča prostredníctvom automatického alebo poloauto-
Obr. 1 Snímkovanie povrchu skúšobného telesa ❚
Fig. 1 Photography of the sample surface
Obr. 2 Orezanie snímku podľa povrchu skúšobného telesa
❚ Fig. 2 Crop of the picture acc to the edges of the sample
Obr. 3 Princíp dynamických rozsahov a ich úpravy ❚
Fig. 3 Principle of dynamic ranges and their modification
Obr. 4 Výsledok zvýšenia dynamického rozsahu postupom zadania
čierneho bodu ❚ Fig. 4 Result of increasing of the dynamic range
by manual defining of a black point
1
5 93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
matického režimu (18% šedá) s maticovým meraním expo-
zície. Týmto prístupom sa ostrosť snímku pre účely analýzy
jasu nevyžaduje. Preto v prípade nedostatku svetla sa od-
porúča preferovať dlhšie expozičné časy pred zvyšovaním
citlivosti snímača (citlivosť nastaviť manuálne na max. ISO
400). Správa farieb sa nevyžaduje.
Zhotovené snímky sa v PC nasledovne upravia. Pre správ-
ne vyhodnotenie snímky je dôležité, aby snímaný povrch
skú šobného telesa zaberal 100 % plochy snímky. Inými
slovami, aby na snímke neboli časti formy alebo podložky.
Snímku je potrebné orezať na obdĺžnik. Ak však bola vychý-
lená os snímania od normály povrchu vzorky, tento sa bude
javiť ako lichobežník a bude potrebné najskôr vykonať ko-
rekciu perspektívy.
Keďže sa hodnotí len jasová zložka (súčet všetkých troch
kanálov R-G-B), odporúča sa prevod do odtieňov sivej, aj
z dôvodu redukcie dátovej veľkosti. Dôležité je poznamenať,
že zvolenú metódu prevodu sa odporúča používať na všet-
ky snímky, ktorých analýzy by sa neskôr mohli navzájom po-
rovnávať. Takouto úpravou sa získa snímok zobrazujúci len
povrch skúšobného telesa.
Takto získaný snímok (obr. 2) je nekontrastný – t.j. s ma-
lým dynamickým rozsahom, ako to zachytáva horný prúžok
v obr. 3. Takýto snímok šedého povrchu betónovej vzorky, aj
v dôsledku kolmého osvetlenia a automatickej voľby expo-
zičných parametrov, neobsahuje žiadne hlboké tiene a vy-
soké jasy. Obr. 3 vo svojom strednom pruhu zobrazuje dy-
namický rozsah snímku vzhľadom na absolútne hodnoty 0
až 255, pričom nula reprezentuje žiaden jas a číslu 255 je
priradený jas 100 %. Z takéhoto zobrazenia je evidentné, že
dynamický rozsah snímku je len určitým zlomkom celkového
dynamického rozsahu. Obr. 3 je zostavený tak, že najtmav-
šia (75 %) sivá zodpovedá jasu 64 a najsvetlejšia (25 %) sivá
zodpovedá jasu 191. Ak tieto dve úrovne jasu navzájom od-
čítame (191 – 64) dostaneme číslo 127, čo je približne polo-
vica disponibilného dynamického rozsahu. Polovičný dyna-
mický rozsah snímku by sa pri hodnotení jasov prejavil zvý-
šením neistoty „merania“ na dvojnásobok. Vo všeobecnos-
ti by sa zvýšenie neistoty rovnalo násobku prevrátenej hod-
noty pomeru dynamického rozsahu snímku k absolútnemu
dynamickému rozsahu. Pre spresnenie analýzy jasov sním-
ku je potrebné zväčšiť dynamický rozsah snímku tak, aby
sa čo najviac približoval absolútnemu dynamickému rozsa-
hu. Na zhotovených snímkoch je vo väčšine prípadov taký-
to krok možné vykonať manuálnym zadaním úrovní. V tom-
to kroku sa pridelí najtmavšiemu bodu na snímku hodnota 0
(absolútne bez jasu) a/alebo najsvetlejšiemu bodu hodno-
ta 255 (100% jas). Z toho dôvodu, že oblasť s dostatočnou
hrúb kou nástreku sa javí ako tmavá, sa ďalej uvažuje s po-
stupom kedy sa priraďuje tzv. čierny bod (hodnota 0).
Jasy jednotlivých obrazových bodov v pôvodnom dyna-
mickom rozsahu sa týmto spôsobom pretransformujú na ja-
sy v novom (manuálne) zadanom rozsahu. Analýza jasov sa
ďalej vykoná na takto upravenom snímku. Pre ilustráciu sa
odporúča farebne zobraziť obrazové body bez jasu b(ds) = 0
(absolútna nula), reprezentujúce diferenciálne plôšky s idea-
lizovane dokonalým ošetrovaním. Zobrazovacia funkcia sa
zvyčajne označuje ako „zobrazenie prepalov“.
Prvým krokom analýzy je zistenie početnosti výskytu ob-
razových bodov (pixelov) s jednotlivými úrovňami jasu v roz-
sahu 0 až 255, ktorá sa graficky prezentuje ako štandardný
histogram (napr. obr. 3). Pozdĺž horizontálnej osi sa mení jas
od 0 až do 255 a na zvislú os sa vynášajú relatívne počet-
nosti (pravdepodobnosti) výskytu obrazových bodov obsa-
hujúcich danú jasovú informáciu (hodnotu). Relatívna počet-
nosť P(bi) sa zisťuje automaticky podľa (1), kde p (b = bi) [-]
je obrazový bod s jasom b rovnajúcim sa hľadanému jasu bi,
px je množstvo obrazových bodov snímku v smere x a py je
množstvo obrazových bodov snímku v smere y.
P b
p b b
p p0
255
100i
ii
x y
[%] (1)
Výstupom z analýzy sú základné štatistické parametre sú-
boru dát, za ktorý možno snímok považovať, nakoľko kaž-
dému obrazovému bodu je samotným exponovaním sním-
ku, podľa účinnosti ošetrovania nástrekom, priradená hod-
nota jasu 0 až 255 a tá sa pri analýze zisťuje. Grafické zob-
4
3
2
6 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
razenie distribučného rozdelenia výskytu jednotlivých jasov
v snímku reprezentuje histogram (obr. 5), ktorý je doplnený
o niektoré štatistické ukazovatele súboru dát (snímku). Zá-
kladné údaje o súbore sú priemerná resp. stredná hodno-
ta jasu bAVG [-], smerodajná odchýlka σb [-], veľkosť štatis-
tického súboru – počet obrazových bodov a množstvo do-
siahnutých úrovní jasu Σ(bi) [-]. Z množstva úrovní jasu Σ(bi)
sa podľa (2) určí relatívny dynamický rozsah DRR [%] snímku.
DR
bi 0
255
2551000
R
i
[%] (2)
DRR poskytuje informáciu o rozlíšení resp. neistote mera-
nia. Informácia o strednom jase snímku j, bAVG,j sa udáva
v škále 0 až 255, čo je z pochopiteľných dôvodov nepraktic-
ká škála, preto sa podľa (3) prevádza na priemernú 100bAVG
v percentách sivej, a to zo všetkých skúšobných telies n.
Rovnakým postupom, podľa (4), sa pretransformuje na pou-
žiteľnejšie jednotky a priemernú hodnotu aj smerodajná od-
chýlka súboru σ.
100
255100 1
b
b
nAVG
AVG jj
n
,
[%] (3)
100
255100
b
bj 11
n
n [%] (4)
Takto upravené charakteristiky súboru reprezentujú jednu
skúšobnú vzorku vystavenú pôsobeniu okolitého prostredia
s určitou kombináciou okrajových podmienok (T, RH, vW).
Vychádzajúc zo zobrazenia diferenciálnych plôšok s absol-
útnym ošetrovaním pomocou nástreku, t.j. absolútna čierna
(100% sivá), a zo snahy o dosiahnutie absolútneho pokrytia
povrchu skúšobných telies ošetrovacím nástrekom je vhod-
né previesť priemerný jas súboru na inverzný (5). Priemer-
ný jas sa pretransformuje na inverzný parameter (hodnotu),
ktorá charakterizuje súbor z hľadiska dosiahnutia idealizova-
ne absolútneho ošetrovania (100%). To znamená 100% po-
krytie povrchu skúšobných telies nástrekom a ako výsledok
100% čierna (sivá) na 100 % plochy.
100
11100
100
255
AVG
AVG jj
n
b
b,
n [%] (5)
Ďalej sa posudzujú už iba jednotlivé vzorky (sada skúšob-
ných telies) a operuje sa len s inverznými parametrami (hod-
notami). Priemerný (inverzný) jas vzorky teda môžeme vy-
svetliť ako priemerný stupeň dosiahnutia absolútneho oše-
trovania alebo ako priemernú plochu vzorky s absolútnym
ošetrovaním nástrekom. Ak by teda priemerný (inverzný) jas 100bAVG dosiahol napr. 75 % a smerodajná odchýlka σb napr.
10 %, znamenalo by to, že plocha vzorka bola ošetrova-
ná nástrekom na 75 % povrchu. Keďže štatistický súbor
je dostatočne veľký (rádovo v násobkoch 106 obrazových
bodov (pixelov)), potom je opodstatnené zaoberať sa roz-
ptylom σb2 alebo smerodajnou odchýlkou σb zistených ja-
sov, a teda rovnomernosťou hrúbky membrány resp. ná-
streku ako procesu. Z hľadiska rovnomernosti je zaujíma-
vé rozloženie histogramu v krajných oblastiach. Zjednodu-
šene, ľavá strana histogramu sa upravila pomocou zade-
finovania čierneho bodu. Ak na ľavej strane nevystupujú
výrazné početnosti vysokých jasov, potom je nástrek po-
merne rovnomerný. Získané údaje o priemernom jase vzorky 100bAVG [%] a smerodajnej odchýlke 100σb [%] sa pomocou ko-
eficientu pokrytia k využijú pre stanovenie rozšírenej neistoty
(resp. spoľahlivosti). Konfidenčnej pravdepodobnosti na úrov-
ni cca 68,27 % zodpovedá k = 1, na úrovni 95,45 % zodpo-
vedá k = 2 a na úrovni 99,73 % zodpovedá k = 3. V obr. 6
a v praktickej aplikácii metódy sa používa koeficient pokrytia
k = 2, ktorým sa podľa (6) a (7) získa interval 100bL – 100bU [%],
v ktorom sa s konfidenčnou pravdepodobnosťou 95 % vy-
skytuje priemerný jas resp. priradená priemerná plocha s do-
konalým ošetrovaním.
b b kL AVG b
100 100 100 [%] (6)
b b kU AVG b
100 100 100 [%] (7)
Z priemerného jasu vzorky 100bAVG [%] a smerodajnej od-
chýlky 100σb [%] pri zvolenej hladine α = 0,1 (t.j. spoľahlivos-
ti určenia 1-α = 0,9) a rozsahu výberu m (rádovo 106) sa 5%
kvantil Q0,05 jasu vzorky určí podľa (9). Q0,05 sa rovná dolné-
mu tolerančnému intervalu bL,0,05 [%], ktorý sa stanoví ako
rozdiel priemerného inverzného jasu 100bAVG [%] a stupňa
Obr. 5 Príklad výstupu analýzy jasov snímku so zvýraznenými plochami
s nulovým jasom ❚ Fig. 5 Example of the output of the brightness
analysis of the picture with highlighted areas with zero brightness
Obr. 6 Princíp vyhodnocovania histogramu jasov a štatistických
parametrov súboru ❚ Fig. 6 Principle of evaluation of brightness
histograms and statistical parameters of the set of data
Obr. 7 Relatívne plochy dokonalého ošetrovania membránou
❚ Fig. 7 Relative areas with absolute curing by membrane
Obr. 8 Kumulatívna strata vlhkosti a porovnanie s transformovanou
požiadavkou STN 73 6180 ❚ Fig. 8 Cumulative loss of water and
comparison with transformed requirement of STN 73 6180
5 6
6 13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
voľnosti χ0,05. Stupeň voľnosti χ0,05 sa stanoví podľa (8) ako
súčin činiteľa jednostranného tolerančného intervalu K [6]
a smerodajnej odchýlky jasu σb. Činiteľ jednostranného to-
lerančného intervalu K sa (na strane bezpečnosti) odhadol
pre rozsah výberu m = 106 na hodnotu 1,7 [-].
0 05
100
,K
b [%] (8)
0 05 0 05
100
0 05, , , ,Q b b
L AVG [%] (9)
Dolný tolerančný interval, resp. 5% kvantil reprezentuje per-
centuálnu hodnotu inverzného jasu, v porovnaní s ktorým
95 % obrazových bodov vzorky dosahuje vyšší inverzný jas.
Metóda si vyžaduje spresnenie techniky snímkovania po-
vrchov skúšobných telies (čas, vzdialenosť a expozícia) pre
dosiahnutia čo najväčšieho množstva dát (meraných bodov)
a zväčšenie dynamického rozsahu snímku. Ako vhodné sa ja-
ví aj vytvorenie databázy hrúbok membrány a ich jasu v ur-
čitom veku vzorky, ktoré by slúžili pre zatriedenie plôch s do-
statočnou a nedostatočnou mierou ošetrovania nástrekom.
V experimentálnej časti sa metóda použila na hodnotenie
ošetrovania vzoriek pomocou nástreku parafínovou emul-
ziou Masterkure 216.
EXPERIMENTÁLNA ČASŤ
Počas experimentálnej časti boli doskové skúšobné telesá
rozmerov 225 × 335 × 70 mm vystavené pôsobeniu okolité-
ho prostredia simulujúceho letné betonáže. Použila sa kom-
binácia okrajových podmienok – teplota 35 °C, relatívna vlh-
kosť vzduchu 30 % a rýchlosť prúdenia vzduchu 3 km/h. Po-
Následující informace se týká změn, které nastaly v České
betonářské společnosti ČSSI.
První je změnou personální. Dlouholetý výkonný ředitel Ing.
Vlastimil Šrůma, CSc., MBA, se rozhodl ukončit své půso-
bení v kanceláři ČBS a bude se věnovat nadále svým aktivi-
tám. Od 1. května 2014 jej plně zastupuje Ing. Michal Števu-
la, Ph.D., jehož nominaci schválil výbor ČBS. V sekretariá tu
ČBS i nadále zůstávají dlouholetí a osvědčení pracovníci Bc.
Petra Johová a Mgr. Jiří Vích.
Další změnou je nové uspořádání vztahu a spolupráce me-
zi ČBS a ČBS Servis, s. r. o., v které měla ČBS svůj podíl
a která dlouhodobě pro ČBS vykonávala řadu aktivit. Čin-
nost společnosti ČBS Servis, s. r. o., byla ukončena a ČBS
převedla tento svůj podíl v ČBS Servis, s. r. o., Ing. Šrů-
movi. Následně byla ČBS Servis, s. r. o., přejmenována na
ACONSE CZ, s. r. o. V současné době jsou společnosti ČBS
ČSSI a ACONSE CZ, s. r. o., na sobě zcela nezávislé a ne-
vyvíjejí společné aktivity. ČBS bude organizovat své činnos-
ti vlastními silami, popřípadě ve spolupráci s dalšími subjek-
ty. Těmito změnami však nedochází k nějaké zásadní změ-
ně v činnosti ČBS ČSSI.
Česká betonářská společnost bude i nadále pořádat a při-
pravovat konferenční akce Betonářské dny, Technologie be-
tonu či mezinárodní betonářskou konferenci CCC. Dále bu-
dou připravovány semináře či školení z oblasti technologie,
provádění a navrhování betonových konstrukcí, na které je
odborná veřejnost zvyklá.
Zároveň budou připravovány nové akce na další témata,
jako jsou např. pohledové betony a bílé vany s předpoklá-
danou aktualizací již vydaných publikací. Nedílnou součás-
tí programu ČBS zůstanou i Betonářské úterky a Technolo-
gické úterky.
Věříme, že nové změny zajistí pokračování aktivit ČBS ze-
jména na poli informačního servisu široké betonářské obci.
Zároveň je na místě vyslovit veliký dík Ing. Vlastimilu Šrůmo-
vi za práci, kterou v minulých letech odvedl „v dresu“ ČBS.
Za ČSB ČSSI Jiří Kolísko,
předseda ČBS ČSSI,
e-mail: [email protected]
Za redakci Michal Števula,
člen výboru ČBS ČSSI,
e-mail: [email protected]
Aktuální kontakty do kanceláře ČBS:
Česká betonářská společnost ČSSI
Samcova 1
110 00 Praha 1
tel.: 222 316 195
Petra Johová
tel.: 775 124 100
e-mail: [email protected]
Jiří Vích
tel.: 605 325 366
e-mail: [email protected]
ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST
– ČBS ČSSI V ROCE 2014 (redakční poznámka)
7 8
6 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
čas 48 h sa meral úbytok hmotnosti skúšobných telies refe-
renčných a telies s parafínovou membránou. Úbytok hmot-
nosti predstavuje množstvo vody odparenej do okolitého
prostredia. Meraním aktuálnej hmotnosti všetkých n skúšob-
ných telies v čase tj a porovnaním s hmotnosťou v čase tj-1
sa podľa (10) zistila stredná intenzita straty vlhkosti
EE(tj) v čase tj. V tomto vzťahu vystupuje aktuálna meraná
hmotnosť i-teho skúšobného telesa mi [g], plocha skúšob-
ného telesa exponovaná prostrediu A (0,075375 m2), časový
úsek tj-tj-1 [h] medzi dvomi po sebe nasledujúcimi váženiami.
Intenzita straty vlhkosti je ukazovateľom náchylnosti betónu
na odlučovanie vody (tzv. potenie), dynamiky transferu vlh-
kosti v systéme a hutnosti formujúcej sa tuhej fázy.
EE
tt
m t
n
m t
n
A t tj
i ji
n
i ji
n
j j
11
1
1
[g/m2.h] (10)
Zistené stredné intenzity straty vlhkosti sa upravili prísluš-
nou priemernou hodnotou inverzného jasu povrchu vzoriek
(obr. 7) pri podmienkach prostredia 35/30/3. V tomto prípa-
de bol inverzný jas 82,99 %. Znamená to, že intenzitu straty
vlhkosti pri dokonalej aplikácii nástreku (membrány), keby in-
verzný jas bol 100 %, je možné spresniť podľa (11).
EE,1100
0
tE t E t
E tj
E b j E b j
E j
, ,
,
[g/m2.h] (11)
Spresnená intenzita straty vlhkosti, t.j. pri predpoklade do-
konalého pokrytia plochy vzorky, sa použila do integrálne-
ho výpočtu kumulatívnej straty vlhkosti po dobu 48 h [g].
Pre porovnanie s požiadavkou STN 73 6180 na parotes-
nosť nástreku po 72 h sa extrapoloval priebeh kumulatív-
nej straty vlhkosti až do veku 72 h. Ak sa uvedené ziste-
nia porovnajú s predpokladane splnenou požiadavkou čl. 5
STN 73 6180 na maximálnu paropriepustnosť 1 000 g/m2
počas expozície prostrediu s okrajovými podmienkami
T = 35 ± 1 °C; RH = 35 ± 1 % a vW ≤ 3,6 km/h pri veľkosti
skú šobného telesa 160 × 220 × 40 mm (w/c = 0,45), potom
pri prepočte na rozmery (objem) použitých skúšobných telies
(225 × 335 × 70 mm) pri w/c = 0,42 môžeme z obr. 8 odhad-
núť pomerne dobrú zhodu medzi spresnenou ideálnou stra-
tou vlhkosti pomocou fotogrametrickej metódy a požiadav-
kou pre konvenčné meranie parotesnosti. Možno usudzo-
vať, že spresnenie intenzity straty vlhkosti fotogrametrickou
metódou umožnilo lepšiu interpretáciu meraných výsledkov.
ZÁVER
Metóda fotogrametrického overenia pôsobenia parafínovej
membrány umožnila spresniť merané výsledky resp. odha-
liť potenciálnu intenzitu straty vlhkosti z betónových vzoriek
v prípade, že by bola na ne ideálne a rovnomerne aplikovaná
ošetrovacia parafínová membrána. Predpokladáme, že me-
tódu je možné nakalibrovať na väčších plochách pomocou
kapacitného merania povrchovej vlhkosti betónu tak, aby sa
prostredníctvom nej dali vyjadrovať aj absolútne vlhkosti be-
tónu v mladom veku.
Publikované informácie sú čiastkovými závermi dizertačnej práce
„Ošetrovanie plošných betónových konštrukcií proti strate vlhkosti“,
ktorú materiálne podporili STU v Bratislave, TSÚS Bratislava, LIAS Vintířov,
PCLA Ladce a BASF.
Ing. Peter Briatka, PhD.
Holcim (Slovensko), a. s.
Technicko-kompetenčné centrum
e-mail: [email protected]
doc. Ing. Peter Makýš, PhD.
Stavebná fakulta STU
Radlinského 11, 813 68 Bratislava
Citované a súvisiace dokumenty
[1] Pihan R.: Mistrovství práce s DSLR, Institut Digitální Fotografie,
3. vydanie, Praha, 2008, p. 230.
[2] Dynamic Range in Digital Photography, available at: http://
www.cambridgeincolour.com/tutorials/dynamic-range.htm
[3] Camera Histograms: Tones & Contrast, available at: http://
www.cambridgeincolour.com/tutorials/histograms1.htm
[4] Vyrovnanie jasov pomocou úrovní, available at: http://www.
ephoto.sk/fotoskola/clanky/editacia-fotografii/levels-vyrov-
nanie-jasov-pomocou-urovni/
[5] Egermayer F., Boháč M.: Statistika pro techniky, STNL, Praha,
1984, p. 296
[6] Jikeš L., Iaga J.: Základní statistické tabulky, SNTL, 1. vydanie,
Praha, 1978, p. 488
[7] Jílek M.: Statistické toleranční meze, SNTL, 1. vydanie, Praha,
1988, p. 280
[8] Ventcelová J. S.: Teória pravdepodobnosti, Alfa, Bratislava,
1973, p. 524
[9] Weisberg A., Beatty G.: Tables of Tolerance-Limit Factors
for Normal Distribution, Technometrics, Vol. 2, No. 5, American
Statistical Association, 1960
[10] Vyjadrovanie neistôt merania pri kalibrácii – Metodická smer-
nica na akreditáciu, Slovenská národná akreditačná služba,
Bratislava, 2010, p. 49
[11] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu – 1. Strata
vody z betónu, Beton TKS, Vol. 10, No. 1, Beton TKS, Praha,
2010
[12] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
2. Superabsorpčné polyméry, Beton TKS, Vol. 10, No. 2,
Beton TKS, Praha, 2010
[13] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
3. Nasiaknuté ľahké kamenivo, Beton TKS, Vol. 10, No. 3,
Beton TKS, Praha, 2010
[14] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
4. Konvenčný návrh ošetrovania pomocou ľahkého kameniva,
Beton TKS, Vol. 10, No. 6, Beton TKS, Praha, 2010, s. 40–43
[15] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu – 5. Návrh
receptúry čerstvého betónu s vnútorným ošetrovaním, Beton
TKS, Vol. 11, No. 5, Beton TKS, Praha, 2011, s. 36–42
[16] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
6. Odparovanie vody, konvencia a skutočnosť, Beton TKS,
Vol. 12, No. 6, Beton TKS, Praha, 2012
[17] Briatka P., Janotka I., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
7. DTA, TG a DSC overenie pôsobenia vnútorného ošetrovania,
Beton TKS, Vol. 13, No. 1, Beton TKS, Praha, 2013
[18] Briatka P., Makýš P.: Možno účinne použiť pórovité kamenivo
na vnútorné ošetrovanie betónu?, Beton TKS, Vol. 11, No. 4,
Beton TKS, Praha, 2011
[19] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu – 8. Malty
s vnútorným ošetrovaním – pevnosti a objemové zmeny, Beton
TKS, Vol. 13, No. 2, Beton TKS, Praha, 2013
[20] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu – 9. Metódy
ošetrovania a vplyv na mechanické vlastnosti, Beton TKS,
Vol. 13, No. 3, Beton TKS, Praha, 2013
[21] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
10. Vnútorné ošetrovanie a elektrické charakteristiky betónu,
Beton TKS, Vol. 13, No. 6, Beton TKS, Praha, 2013
[22] Briatka P., Makýš P.: Ošetrovanie čerstvého betónu –
11. Laboratórna aplikácia parafínového nástreku, Beton TKS,
Vol. 14, No. 1, Beton TKS, Praha, 2014
6 33 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
A K T U A L I T Y ❚ T O P I C A L S U B J E C T S
CONCRETE AND MATHS IN THE CLASSROOM
Krátký článek popisuje, jak se stavební firma v britském hrabství
Essex zapojila do projektu zatraktivnění výuky matematiky na místní
základní škole v Harlow. Děti často vidí nedaleko svého bydliště sta-
veniště, ale neumí si představit, co vše se skrývá za výstavbou kon-
strukce a jak je při tom důležitá znalost matematiky. Během týdenní-
ho projektu jim pracovníci firmy postupně ukázali, z jakých složek se
skládá beton, jak se míchá a jaký je výsledek. Děti si samy dle pře-
depsaného postupu zkusily ve skupinách odvážit jednotlivé složky
pro betony různých receptur a předepsaným způsobem je mícha-
ly. Při tom je stále provázela matematika, sčítání, odčítání, násobení,
dělení, srovnávání a porovnávání. Měřily objemy jednotlivých složek
a potom i výsledné směsi a viděly, jak se složky s různou geomet-
rií promísí a jaký to má dopad na celkový objem. Následovala i ná-
zorná ukázka vztahu délky rozpětí a velikosti maximální síly působící
uprostřed rozpětí, pro kterou byly jako nosníky použity oblíbené ty-
činky Toblerone. Z naměřených hodnot si sestavily názorný graf ne-
přímé úměry délky rozpětí a velikosti zatěžovací síly. Na blízkém sta-
veništi pak asistovaly při výrobě několika betonových trámků různé
tloušťky, které byly po čtyřech dnech před jejich očima vyzkoušeny
podobným způsobem jako tyčinky Toblerone. Závěrečná desetimi-
nutová prezentace každé skupiny ukázala, jak se děti přirozeně na-
učily zacházet s dosud jen abstraktními pojmy matematiky a jak za-
jímavý pro ně exkurz do stavebnictví byl.
Concrete and maths in the classroom, Concrete, Vol. 48, March 2014,
Issue 02, s. 53
ENTWICKLUNGSPRINZIPIEN UND TECHNISCHE
GRENZEN DER HERSTELLUNG ZEMENTARMER BETONE
Michael Haist, Jack S. Moffatt, Raphael Breiner,
Harald S. Müller
Článek vysvětluje principy pro dávkování složek ekologicky přijatel-
ných betonových směsí se sníženým množstvím cementu. Snaží se
najít odpověď na otázku, jak může být obsah cementu v betonu re-
dukován bez nepříznivých vlivů na klíčové vlastnosti materiálu, jako
jsou konzistence a tlaková pevnost. Centrálním prvkem předkláda-
ného algoritmu pro návrh směsi je model sesednutí částic, pomocí
něhož lze minimalizovat požadavky na obsah vody pro granulovanou
směs cementu, kamenného prachu a kameniva. V této zprávě jsou
diskutovány přístupy používající různé modely rozdělení jednotlivých
částic směsi (model Funka a Dingera a CIPM model Fennise). V ex-
perimentální části byl ověřován návrh, zda je možné snížit intenzitu
pojiva (požadavek na pojivový materiál byl stanoven na vyvolání tla-
kové pevnosti 1 MPa v 1 m3 betonu) v betonu cca 3krát ve srovná-
ní s normálním betonem za splnění daného předpokladu. Na zákla-
dě výsledků experimentu ověřování bylo navrženo, že zpracovatel-
nost směsi může být dobře odhadována poměrem mezi skutečnou
hustotou částic a maximální teoretickou hustotou granulované směsi.
Haist M., Moffatt J. S., Breiner R., Müller H. S.: Entwicklungsprinzipien
und technische Grenzen der Herstellung zementarmer Betone, Beton-
und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 3, s. 202–215
MODELL ZUR RECHNERISCHEN ABSCHÄTZUNG
DES KORRO SIONS WIDERSTANDS VON BETON
Jennifer C. Scheydt, Harald S. Müller
V rámci výzkumného projektu zaměřeného na trvanlivost ultra vy-
sokohodnotného betonu (UHPC) byl odvozen model pro předpo-
věď odolnosti betonu vůči korozi při chemickém napadení. Odolnost
betonu vůči korozi závisí na konstrukční odolnosti neporušené-
ho betonu vůči pronikání kapalin nebo plynného média. Predikční
model založený na fyzikálních vlastnostech je snadno ovladatelný
a vhodný pro praktické použití. Je to užitečný nástroj pro určování
betonu s nejvyšší odolností vůči agresivnímu prostředí. Odolnost ko-
rozi je také možno přibližně určit, jsou-li alespoň dostupné informa-
ce o tlakové pevnosti betonu a chemickém složení pojiva. V článku
je model predikce odolnosti betonu proti korozi popsán a je předve-
deno jeho použití na příkladech.
Scheydt J. C., Müller H. S.: Modell zur rechnerischen Abschätzung
des Korrosionswiderstands von Beton, Beton- und Stahlbetonbau 109 (2014),
Heft 3, s. 193–201
DIE ZERSTÖRUNGSFREIE UNTER SUCHUNG
VON DURCH STANZ BEWEHRUNG IN FLACHDECKEN
Johannes Hugenschmidt, Andreas Fischer, Lucio Schiavi
Ve vybraných parkovacích domech byl pro průzkum oblastí stro-
pů kolem podpěrných sloupů použit georadar (GPR). Vyšetřované
oblasti měly každá plochu 0,9 × 2 m. Cílem šetření bylo zpřesnění
představy o smykové výztuži bránící poškození desek propíchnutím
ve sledovaných oblastech. Bylo ukázáno, že smykovou výztuž lze
detekovat poměrně spolehlivě. Zpřesněná data z GPR ukázala roz-
lišitelný odraz rastru pro většinu typů smykové výztuže. To ukazuje,
že je možné určit smykovou výztuž i v konstrukcích, kde už informa-
ce o způsobu jejich vyztužení chybí. Průzkum s pomocí geotechnic-
kého radaru může poskytnout informace a data, která jsou potřeb-
ná např. pro určení zbytkové únosnosti konstrukce garáží a z toho
zbytkové životnosti budovy. Stavební objekty je třeba nedestruktiv-
ně zkoušet při posuzování podle stávajících norem v případě zhod-
nocení poškození konstrukce nebo pro projekty vhodné prevence
možného poškození.
Hugenschmidt J., Fischer A., Schiavi L.: Die zerstörungsfreie Untersuchung
von Durchstanzbewehrung in Flachdecken, Beton- und Stahlbetonbau 109
(2014), Heft 4, s. 257–264
FINITE-ELEMENTE-ANALYSE VON STAHLBETON-
BAUTEILEN IM EBENEN SPANNUNGSZUSTAND
Karel Thoma, Patric Roos, Marius Weber
Pole rovinné napjatosti hrají zásadní roli v analýzách železobetono-
vých konstrukčních prvků. Chování nosníků, membrán a tenkých
desek vyjádřené závislostí zatížení-deformace lze dostatečně přes-
ně popsat pomocí rovinného stavu napětí. Článek popisuje analý-
zu železobetonových membrán a tenkých desek pomocí metody
konečných prvků s použitím modelu membrány s trhlinami. Model
předpokládá rovinný stav napětí a používá diskrétní model trhlin, je-
jichž rotace není omezena. Pro výpočet deformačního chování žele-
zobetonové membrány je model membrány s trhlinami kombinován
s lineárně pružným materiálovým zákonem a dvojosým modelem
chování betonu v tlaku. Analýza tenkých železobetonových desek
byla založena na vrstvičkovém modelu. Předpokládá-li se, že každá
vrstvička se nachází ve stavu rovinného napětí, je možné modelovat
tenkou desku jako soubor železobetonových membrán. Představe-
ný mechanický model byl implementován do nelineárního MKP sys-
tému v software ANSYS Mechanical APDL v rámci vývoje speciali-
zovaného sw nástroje „uživatelsky definované materiály“. Pro ověře-
ní uvedené implementace byly analytické výsledky porovnány s vý-
sledky zkoušek vybraných membrán a tenkých desek.
Thoma K., Roos P., Weber M.: Finite-Elemente-Analyse
von Stahlbetonbauteilen im ebenen Spannungszustand, Beton-
und Stahlbetonbau 109 (2014), Heft 4, s. 275–283
REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ
AUTOGENNÍ SMRŠŤOVÁNÍ A JEHO MĚŘENÍ OD OKAMŽIKU
ULOŽENÍ BETONU ❚ AUTOGENOUS SHRINKAGE AND ITS
MEASUREMENT SINCE THE MOMENT OF CONCRETE CASTING
6 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Miroslav Kratochvíl, Ivailo Terzijski,
Jaroslav Kadlec, Lukáš Zvolánek
Příspěvek stručně představuje některé techniky
měření autogenního smršťování cementových
kompozitů, které umožňují měřit toto smršťování
již krátce po namíchání. Zabývá se též urče-
ním počátku autogenního smršťování. ❚ This
paper briefly provides some techniques to
measure autogenous shrinkage of Portland
cement composites. We focus on techniques
able to measure autogenous shrinkage shortly
after mixing and casting. The paper also deals
with a determination of autogenous shrinkage
initiation time.
Jedním z nejdůležitějších parametrů ka-
ždé konstrukce je její trvanlivost. U beto-
nových konstrukcí je trvanlivost výrazně
ovlivněna objemovými změnami betonu,
které mají za běžných podmínek cha-
rakter smršťování. Betonové konstrukce
či jejich části se obvykle nemohou volně
deformovat, a proto objemové změny
betonu vedou zpravidla i ke změně na-
pjatosti v konstrukci. Dosáhne-li hladina
napětí v betonu jeho pevnosti (nejčastěji
v tahu), dojde ke vzniku trhlinek. Trhlinky
jsou z estetického hlediska nežádoucí,
ale hlavně (pokud dosáhnou jisté mini-
mální šířky) umožňují průnik agresivních
médií z okolního prostředí do masy be-
tonu, resp. k povrchu výztuže v betonu
uložené (v případě železobetonu).
Je tedy pochopitelnou snahou smrš-
ťování betonu eliminovat, případně mi-
nimalizovat, či přinejmenším co nej-
podrobněji popsat jeho průběh a veli-
kost. V souvislosti s tímto je třeba nalézt
i způsoby a postupy umožňující co nej-
přesnější měření zájmové veličiny. Při-
tom lze rozlišit více příčin smrštění.
U zralého betonu běžné pevnosti je
obvykle rozhodující část smrštění zapří-
činěna vysycháním. Bezprostřední pří-
činou je zde silové působení množství
menisků v kapilárním systému beto-
nu, vzniklých odparem z jeho povrchu
a následnou migrací vody v kapilárách
k povrchu betonu, dalším odparem atd.
U vysokopevnostních betonů s typic-
ky nízkým vodním součinitelem ovšem
vzrůstá podíl i význam tzv. „autogenní-
ho smrštění“. To není vyvoláno změnou
vlhkosti betonu zapříčiněnou zvnějšku,
ale především charakterem chemické
reakce cementu s vodou, kdy objem
produktů této reakce je menší než cel-
kový objem komponent do reakce vstu-
pujících.
Z dříve uvedeného je zřejmé, že au-
togenní smršťování probíhá současně
s hydratací cementu (hydratační reak-
ce způsobuje objemové změny). Z toho
plyne požadavek začít měřit toto smrš-
ťování co nejdříve po uložení příslušné-
ho cementového kompozitu.
MOŽNOSTI MĚŘENÍ
AUTOGENNÍHO SMRŠŤOVÁNÍ
Měření autogenního smršťování se pro-
vádí principiálně dvěma rozdílnými způ-
soby. Buď lze měřit změny vzorku ob-
jemové, nebo změny lineární, tj. lineární
deformaci vzorku.
Technika měření objemových změn
obvykle spočívá v uložení cementového
kompozitu do pryžového balónku, který
je zavěšen na váhy a následně ponořen
do kapaliny známé hustoty. Objemové
změny jsou pak vyhodnocovány na zá-
kladě změny tíhy balónku.
Měření smršťování pomocí délkových
změn vzorků je uskutečňováno na vzor-
cích, u kterých je cementový kompozit
uložen jedním z následujících způsobů:
• do pevné formy – začátek měření
smršťování je zde technicky možný až
po odformování vzorku, tj. zhruba 24 h
od uložení, přičemž po odformování je
vzorek pokryt fólií, která zabraňuje vý-
měně vlhkosti mezi vzorkem a okolím;
ošetřování vzorku může být ale vole-
no i jinak;
• do pevné formy se sníženým třením
stěn – v tomto případě se deformace
měří již od okamžiku uložení cemento-
vého kompozitu do formy;
• do vlnité trubky/hadice s nízkou po-
délnou tuhostí – měření deformací se
provádí rovněž od okamžiku uložení.
Na Ústavu betonových a zděných
konstrukcí Fakulty stavební VUT v Brně
(ÚBZK) bylo doposud k měření smršťo-
vání betonu používáno sledování délko-
vých změn na standardizovaných zku-
šebních tělesech 100 × 100 × 400 mm.
Měří se změna vzdálenosti mezi kotev-
ními tělísky, která jsou zabetonována
do bočních stěn vzorku. Délkové změ-
ny mezi kotevními tělísky jsou měřeny
až po odformování vzorků, ke kterému
standardně dochází až 24 h po uložení
betonu do forem. Aby bylo do zaháje-
ní měření zamezeno jakémukoliv smrš-
ťování, jsou vzorky po výrobě a zavad-
nutí povrchu betonu ponořeny pod hla-
dinu vody. Pod vodou zůstávají 5, resp.
7 dní podle konkrétní zvolené metodi-
ky. Podrobný popis zmíněné metodiky
měření smršťování je uveden např. v [1],
[2]. Tento postup měření odpovídá me-
todice, kterou navrhl Aïtcin v [4, s. 235].
Je zřejmé, že metodika zkoušky by
měla být navržena tak, aby korespon-
dovala s postupem betonáže a ošetřo-
vání reálných konstrukcí. Ukazuje se,
že zatímco v laboratorních podmín-
kách lze téměř dokonale zastavit veš-
keré smršťování ponořením relativně
subtilních zkušebních vzorků pod hla-
dinu vody, v reálu to vždy možné není.
Na stavbě lze v prvních dnech po be-
tonáži omezit smršťování ponecháním
betonu v těsném bednění s dostateč-
ným ošetřováním. U masivnějších kon-
strukčních prvků však i za těchto okol-
ností může autogenní smršťování ome-
zeně probíhat.
Jedním z postupů, jak měřit objemové
změny betonu již krátce po jeho ulože-
ní, je měření smršťování betonu pomocí
zkušebního „U“ žlabu. Zařízení a odpo-
vídající metodika byly vyvinuty na Ústa-
vu stavebního zkušebnictví FAST, VUT
v Brně [3]. Jako vhodná se tato meto-
dika jeví především pro měření smršťo-
vání betonu, který bude použit v des-
kových konstrukcích. Naopak pro kon-
strukce, kde bednění chrání praktic-
ky celý povrch prvku před vysycháním,
je tato metodika méně vhodná a těžko
použitelná (např. sloupy, stěny, …).
Další možnosti měření autogenní-
ho smršťování cementových kompozi-
tů od okamžiku uložení jsou popsány
např. v [5], [6].
Autoři v [5] představují postup měře-
ní délkových změn cementového tme-
le umístěného ve vlnité trubce/hadici.
Délková změna je zaznamenávána in-
dukčními snímači polohy. Zařízení je pri-
márně navrženo k měření autogenního
smršťování cementového tmele. Měření
smršťování betonů by vyžadovalo při-
způsobit velikost zařízení maximálnímu
zrnu kameniva.
V [6] se autoři zabývají měřením auto-
genního smršťování cementového tme-
le hydrostatickým vážením, tedy měře-
ním objemových změn vzorku. Upozor-
6 53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
ňují, že vážením vzorků ve vodě dochá-
zí k velkému zkreslení výsledků osmó-
zou. Vážení vzorků v parafínovém oleji
tento vliv osmózy eliminuje. Tato meto-
da není vhodná pro měření smršťová-
ní betonu s obsahem hrubého kameni-
va, které může balónek protrhnout. Pro
měření smršťování drátkobetonů je zce-
la vyloučena.
Jako vhodnější se proto jeví měřit au-
togenní smršťování v tuhé formě se sní-
ženým třením stěn. Dosažené výsledky
měření jednotlivých metod spolu dobře
korespondují [7].
MĚŘENÍ AUTOGENNÍHO
SMRŠŤOVÁNÍ V TUHÉ FORMĚ
SE SNÍŽENÝM TŘENÍM
Jak už bylo výše uvedeno, autogen-
ní smršťování probíhá současně s hyd-
ratací cementu. Je proto nutné zahájit
měření smršťování co nejdříve po ulože-
ní příslušného cementového kompozitu.
Zároveň je třeba zabránit výměně vlh-
kosti s okolím a současně zamezit pev-
nému spojení betonu s tuhou formou.
V počáteční fázi tuhnutí a tvrdnutí be-
tonu můžeme v celkové deformaci be-
tonu rozlišit:
• část plastické gravitační deformace
betonu („dohutňování ve formě“),
• část deformace vyplývající z teplotní
roztažnosti betonu,
• část deformace vyplývající z auto-
genního smrštění betonu.
Ukazuje se, že dopady smršťování/
deformace nastávající před vytvořením
tuhé struktury jsou nevýznamné z hle-
diska problematiky vzniku trhlin. V do-
bě, kdy se cementový tmel chová ví-
ceméně jako tekutina, nemá potenciál,
aby se v něm vyvinulo tahové napětí.
Okamžik, kdy cementový tmel pře-
chází v materiál s matricí natolik pev-
nou, že již v něm lze vyvolat tahová na-
pětí, je možné určit Vicatovým přístro-
jem nebo obecnou penetrační zkouš-
kou. Lze také vycházet ze zazname-
naného průběhu teploty sledovaného
vzorku. Hydratační reakce je totiž exo-
termní a její intenzita dobře koreluje
s množstvím uvolňovaného tepla, a te-
dy i (s jistým zpožděním) s okamži-
tou teplotou betonu. Základním pro-
blémem je zde v konkrétním případě
stanovit, při jaké teplotě je matrice ce-
mentového kompozitu (betonu) nato-
lik pevná, že již nemůže docházet k její
plastické gravitační deformaci.
Naše aktuální měření ukazují, že
všechny tyto zkoušky k určení zmí-
něné hranice mezi tím, kdy se ce-
mentový tmel chová spíše jako kapa-
lina, a tím, kdy dochází ke změně je-
ho tuhosti (tzv. „setting time“), by moh-
ly být nadbytečné. Zdá se, že tento
okamžik je poměrně bezpečně vyme-
zen časem, kdy se počáteční sedá-
ní zastaví a dojde k nabývání vzorku.
Na obr. 1 jsou vyneseny veličiny zjiště-
né při měření smršťování modelového
kompozitu na bázi běžného cementu
CEM I 52,5. Z obr. 1 vyplývá, že k za-
stavení počátečního (poměrně značné-
ho) sedání došlo zhruba 3,5 h od smí-
chání cementu s vodou.
Další objemovou změnou vzorku,
ke které došlo, byla expanze. Hranice
mezi sedáním a nabýváním cementové-
ho kompozitu koreluje s okamžikem za-
hájení růstu teploty vzorku. Teplota by-
la před vzrůstem po dobu 3 h prakticky
na konstantní hodnotě 24 °C.
Vývoj doby průchodu ultrazvuku vzor-
kem naznačuje, že se jedná o hledaný
okamžik, který vymezuje tvorbu tuhé
struktury kompozitu. Po 3,5 h od oka-
mžiku smíchání cementu s vodou se
začala zřetelně snižovat doba průcho-
du ultrazvuku vzorkem, když předtím
byla po dobu 3 h konstantní. Snižující
se doba průchodu ultrazvuku naznaču-
je začátek tvorby tuhé struktury cemen-
tového kompozitu. Tento předpoklad je
však třeba ověřit větším počtem měření.
MĚŘENÍ AUTOGENNÍHO
SMRŠŤOVÁNÍ POMOCÍ ZAŘÍZENÍ
FRAME1
Na ÚBZK bylo k měření autogenního
smršťování vytvořeno zařízení Frame1
(obr. 2 a 3). Zařízení se skládá z ocelo-
vého rámu sloužícího k uchycení měří-
cích nádob/forem a současně i k uchy-
cení deformometrů zachycujících li-
neární změny vzorků. Lze přitom po-
užít jak mechanické úchylkoměry, tak
i indukčností snímače. Konstrukci lze
pevně připevnit k podlaze.
Formy jsou vytvořeny z PVC trou-
by vnějšího průměru 110 mm a výšky
990 mm, ze které je po délce vyříznut
pásek šířky 20 mm. Následné podél-
né uzavření rozříznuté formy je realizo-
váno rektifikačními kovovými objímka-
mi. Vzniklá svislá spára je utěsněna si-
likonem. Do PVC formy je vložen „ruká-
vec“ z odlehčeného pěnového polyety-
lenu, který umožňuje poměrně volnou
deformaci ve svislém i vodorovném
směru. Po vybetonování se na po-
vrch čerstvého betonu v hlavě formy
osadí terč, který představuje doseda-
cí plochu pro měřidlo posunu, a sou-
časně zamezuje úniku vlhkosti z beto-
nu do okolí.
De
form
ac
e [
μm
/m];
Do
ba
prů
ch
od
u u
ltra
zvu
ku
[μ
s]
Tep
lota
vzo
rku
[°C
]
Čas od smíchání cementu s vodou [h]
deformace [μm/m]
doba průchodu ultrazvuku [μs]
teplota vzorku [°C]
Obr. 1 Průběh teploty, deformace
a doby průchodu ultrazvuku v počáteční
fázi hydratace cementu modelového
kompozitu ❚ Fig. 1 Temperature,
strain and ultrasound passage time in the
development at initial phase of Portland
cement composite hydration
1
6 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
Základní výhodou zařízení Frame1 je
skutečnost, že umožňuje měřit defor-
mace betonu prakticky od okamžiku
jeho uložení do formy. V případě se-
jmutí ochranné trubky v pozdější fázi
zkoušky lze měřit i smršťování od vy-
sychání.
OVĚŘOVACÍ EXPERIMENT
K ověření funkčnosti zařízení bylo vyu-
žito měření na vysokopevnostním be-
tonu pevnostní třídy C60/75. Použitá
receptura betonu je uvedena v tab. 1.
Smrštění betonu bylo měřeno na čty-
řech vzorcích. Zaznamenaný průběh
poměrné deformace vzorků v prvních
hodinách je zachycen na obr. 4. Zá-
kladní diskuze výsledků tohoto měření
byla již provedena v [8]. V tomto článku
bude řešena jen otázka stanovení oka-
mžiku, od kterého lze počítat v betonu
s vývojem tahového napětí způsobené-
ho autogenním smršťováním.
Jestliže beton na začátku svého vy-
tvrzování zvětšuje svůj objem a je-li to-
muto nárůstu zároveň vhodně bráněno
např. výztuží, vytváří se v betonu tla-
ková rezerva. Tato tlaková rezerva se
odčerpává ve fázi následného smrš-
ťování. Proto není nutné obecně uva-
žovat se začátkem smršťování již v do-
bě, kdy beton dosáhl největší expanze.
Za zahájení autogenního smršťování
nelze však považovat ani okamžik, kdy
se vzorek zkrátí na svoji původní dél-
ku, kterou měl před nabýváním. Tla-
ková rezerva byla totiž v betonu vytvá-
řena při nižším modulu pružnosti be-
tonu, než při kterém dochází k jejímu
odčerpání.
Kdy skutečně dojde k odčerpání vy-
tvořené tlakové rezervy, závisí kromě
velikosti a průběhu smršťování pře-
devším na vývoji modulu pružnos-
ti a na způsobu a míře vytužení. Vý-
znamnou roli zde hraje i velikost teplot-
ní deformace. Např. z průběhu smrš-
ťování na obr. 4 a růstu modulu pruž-
nosti betonu pevnostní třídy C60/75
lze za předpokladu, že bude beton
vhodně vyztužen, usuzovat, že k to-
95 μm/m
Po
měrn
á d
efo
rmace [
μm
/m]
Čas od výroby [h]
4
2 3
Tab. 1 Receptura použitého betonu❚ Tab. 1 Concrete mix composition
Složka Dávka [kg/m3]
Cement CEM I 42,5 R Mokrá 430
Voda celková 164,7
Plastifikační přísada Stachement 2180
4,30
Zpomalující přísada Retardal 540
0,65
DTK 0/4 mm Hrušovany 1084
H DK 4/8 mm Bílčice 419
H DK 8/11 mm Bílčice 419
Obr. 2 Schéma zařízení Frame1 ❚ Fig. 2 Scheme of the Frame1 equipment
Obr. 3 Prototyp Frame1 při měření ❚ Fig. 3 Frame1 prototype during measurement
Obr. 4 Průběh poměrné deformace vysokopevnostního betonu ❚ Fig. 4 High strength concrete strain development
6 73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
V Ě D A A V Ý Z K U M ❚ S C I E N C E A N D R E S E A R C H
muto odčerpání rezervy nedojde dříve
než ve 24. hodině. Začátek autogenní-
ho smršťování (tj. měřitelné složky che-
mického smršťování) lze tedy přenese-
ně uvažovat v tomto konkrétním přípa-
dě až od 24. hodiny.
VÝHODY A NEVÝHODY
ZKUŠEBNÍHO ZAŘÍZENÍ
Mezi výhody měření smršťování pomo-
cí popsaného zařízení patří:
• možnost relativně přesného měření li-
neárních změn betonu od okamžiku
uložení betonu,
• možnost jemného uvolnění formy
po zatuhnutí betonu (snížení tření),
• dostatečná velikost vzorků umožňují-
cí použít k měření deformací úchylko-
měry se setinovým čtením a součas-
ně zvyšující přesnost měření,
• po odformování vzorku lze na něm
pokračovat v měření smršťování od
vysychání,
• ve spojení s měřením teploty ve vzor-
cích a s odpovídající metodikou hod-
nocení výsledků zkoušky zaříze-
ní umožňuje identifikovat a případně
i separovat jednotlivé typy objemo-
vých změn.
Mezi nevýhody patří zejména vět-
ší spotřeba betonu. Na vyplnění jed-
né válcové formy je potřeba 7,4 l beto-
nu oproti 4 l, které jsou potřeba na vý-
robu jednoho hranolu a oproti 6 l, které
jsou potřeba při měření na žlabech [3].
Tuto nevýhodu lze částečně minimali-
zovat zmenšením použitých forem, což
se však pochopitelně odrazí ve sníže-
né přesnosti měření a/nebo v nemož-
nosti užití méně přesných (a tudíž lev-
nějších) úchylkoměrů.
ZÁVĚR
Příspěvek popisuje a hodnotí něko-
lik metodik měření autogenního smrš-
ťování. Dále jsou podrobněji sledová-
ny možnosti určení okamžiku, který
lze považovat za začátek autogenního
smršťování. Na závěr bylo představeno
zařízení Frame1, které umožňuje kvali-
fikovat i kvantifikovat objemové změny
nastávající v době, kdy to dosud po-
užívanou metodikou na ÚBZK nebylo
možné, totiž v čase od vybetonování
vzorku do cca 24 h.
Tento příspěvek vznikl za přispění juniorského
grantu FAST-J-12-10/1667 „Zařízení na měření
autogenního smršťování betonů“ a projektu TA
03030010 „Vývoj postupů a pravidel pro proces
návrhu, ukládání a ošetřování betonů s omezeným
smršťováním a sníženým rizikem vzniku trhlin“.
Ing. Miroslav Kratochvíl
e-mail: [email protected]
tel: 541 147 865
prof. Ing. Ivailo Terzijski, CSc.
e-mail: [email protected]
tel: 541 147 850
Ing. Jaroslav Kadlec
e-mail: [email protected]
tel: 541 147 871
Ing. Lukáš Zvolánek
e-mail: [email protected]
tel: 541 148 211
všichni: FAST VUT v Brně
Ústav betonových
a zděných konstrukcí
Veveří 95, 602 00 Brno
Literatura:
[1] Terzijski I.: Smršťování vysokohod-
notného betonu a možnosti jejich
ovlivnění. Dílčí výzkumná zpráva
CIDEAS za rok 2008, VUT FAST Brno,
Brno 2008
[2] Terzijski I.: Smršťování vysokohod-
notného betonu a možnosti jejich
ovlivnění, Dílčí výzkumná zpráva
CIDEAS za rok 2009, VUT FAST Brno,
Brno 2009
[3] Kucharczyková B., Daněk P.,
Barák L., Pospíchal O., Misák P.:
Vliv obsahu pórovitého kameniva
na objemové změny betonu, Stavební
obzor, 2011, 20, pp. 301–303,
ISSN 1210-4027
[4] Aïtcin P.-C.: Vysokohodnotný beton,
Praha: Informační centrum ČKAIT,
2005, ISBN 80-86769-39-9
[5] Jensen O. M., Hansen P. F.:
A dilatometer for measuring auto-
genous deformation in hardening
portland cement paste, Materials and
Structures, 1995, 28, pp. 406–409
[6] Lura P., Jensen O. M.: Measuring
techniques for autogenous strain
of cement paste, Materials and
Structures, 2007, 40, pp. 431–440
[7] Sant G., Lura P., Weiss J.:
Measurement of Volume Change
in Cementitious Materials at Early
Ages: Review of Testing Protocols
and Interpretation of Results,
Transportation Research Record:
Journal of the Transportation Research
Board, 2007, pp. 21–29
[8] Kratochvíl M., Terzijski I., Kadlec J.:
Měření autogenního smršťování
od okamžiku uložení betonu, Sborník
recenzovaných příspěvků konference
Zkoušení a jakost ve stavebnictví,
www.zkouseniajakost.cz, 2013
ISBN 978-80-214-4777-6
ZÁSADY ZOSILŇOVANIA BETÓNOVÝCH KONŠTRUKCIÍ LEPENOU
CFRP VÝSTUŽOU ❚ PRINCIPLES OF CONCRETE STRUCTURES
STRENGTHENING WITH BONDED CFRP REINFORCEMENT
6 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
Juraj Bilčík, Katarína Gajdošová
Účinnosť zosilňovania nosných konštrukcií závisí najmä od výberu vhodnej
metódy a materiálu. Osvedčenou metódou zosilňovania betónových kon-
štrukcií je zväčšenie prierezu lepenou výstužou. Na tento účel sa používajú
oceľové pásy a v poslednom čase najmä polyméry vystužené uhlíkovými
vláknami (CFRP). Pri absencií noriem a domácich predpisov môže byť
dobrou pomôckou najnovšia nemecká smernica. V príspevku sa uvádzajú
zásady zosilňovania ohýbaných a tlačených prvkov a informácie o možnos-
tiach uplatnenia tejto smernice. ❚ Effectiveness of load bearing structures
strengthening depends mainly on selection of appropriate methods and
materials. Well-established strengthening method for concrete structures
is the cross-section enlargement with the use of bonded reinforcement.
For this purpose, steel strips, and recently mainly Carbon Fibre Reinforced
Polymers (CFRPs) are used. In the absence of standards and national
regulations, the latest German guideline can become a good tool. The paper
introduces strengthening principles of bended and compressed members
and information on possibilities of application of this guideline.
V súčasnosti sa v stavebníctve prejavuje nárast podielu sta-
vebných prác na udržanie a prispôsobenie existujúcej zá-
stavby stále sa meniacim požiadavkám. Tento trend sa bude
v budúcnosti ďalej stupňovať. Dôsledkom sú zvýšené objemy
prác v oblasti sanácie a zosilňovania betónových konštrukcií.
Ak sa odhliadne od súboru noriem EN 1504, ktorý sa zaobe-
rá opravami betónových konštrukcií a v časti 4 aj lepením prí-
ložiek (oceľových pásov alebo CFRP lamiel), tak v súčasnosti
nie sú k dispozícii všeobecne akceptované normy na zosilňo-
vanie betónových konštrukcií lepenou výstužou. Táto skutoč-
nosť nie je až taká alarmujúca, nakoľko pri navrhovaní betóno-
vých prvkov zosilnených lepenou výstužou sa postupuje v zá-
sade rovnako ako pri navrhovaní železobetónových prierezov,
napr. podľa EN 1992-1-1 alebo EN 1992-2.
V súvislosti s krehkým charakterom postkritického poru-
šenia a obmedzenou súdržnosťou lepenej výstuže však tre-
ba zohľadniť viaceré obmedzenia. Tieto obmedzenia a ďal-
šie rozdiely oproti navrhovaniu betónových konštrukcií sa
uvádzajú vo viacerých medzinárodných alebo zahraničných
smerniciach. V tejto súvislosti treba uviesť smernicu fib [1],
smernicu ACI [2] a v roku 2012 vydanú nemeckú smerni-
cu [3]. Stredoeurópsky región sa často orientuje na kva-
litné nemecké smernice v rôznych oblastiach betónových
konštrukcií. Vzhľadom na vyššie uvedené a skutočnosť,
že aplikácie a výskum FRP výstuže na zosilňovanie betó-
nových konštrukcií sú v Nemecku veľmi rozšírené, je vhod-
né sa oboznámiť s posledne uvedenou smernicou DAfStb.
ZOSILŇOVANIE CFRP MATERIÁLMI
Na zosilňovanie zväčšením prierezu sa od začiatku 90tych ro-
kov dostáva do popredia použitie lamiel a tkanín z polymé-
rov vystužených uhlíkovými vláknami (Carbon Fiber Reinfor-
ced Polymer – CFRP). Podobne, ako polyméry vystužené ara-
midovými (AFRP) alebo sklenými vláknami (GFRP), sú rezis-
tentné voči korózii a lineárne pružné až do porušenia. Navy-
še majú veľkú pevnosť, vysoký modul pružnosti a oproti oceli
3 až 5krát menšiu hmotnosť.
Zásady zosilňovania
Polymérne lamely majú až do porušenia lineárne pružné cho-
vanie, preto nemožno uvažovať s redistribúciou ohybových
momentov. Betonárska výstuž by mala mať takú ťažnosť, aby
sa zosilnený prvok za medzného stavu únosnosti (napriek dr-
veniu betónu v tlaku, roztrhnutiu FRP lamely alebo zlyhaniu
súdržnosti) porušil duktilne.
Významným obmedzením je aj požiadavka, aby zosilne-
ný prvok nebol vystavený ohybovému momentu MEd, kto-
rý je väčší ako dvojnásobok ohybovej odolnosti nezosilnené-
ho prvku MRd0:
M MEd Rd0
2 (1)
Spolupôsobenie pridaných materiálov s pôvodným železo-
betónovým prierezom je podmienené ich účinnou aktiváciou.
Táto sa dosiahne maximálnym odľahčením alebo provizórnym
podoprením (vzoprením) konštrukcie alebo prvku pred lepe-
ním. V poslednom období sa lamely aktivujú aj predpínaním.
Pracovné diagramy FRP lamiel majú tvar priamky (obr. 1).
Väčšie napätie lamiel s vysokou pevnosťou (CFRP HS) sa do-
sahuje pri veľkých pretvoreniach (εL > 1 %), čo vedie k nad-
mernej šírke trhlín. Aby sa pri zosilňovaní dala využiť vysoká
pevnosť lamiel, treba použiť materiál s vyšším modulom pruž-
nosti (CFRP HM).
Slabinou lepenej výstuže je citlivosť voči zvýšeným teplo-
tám. Pri lepení výstuže sa používajú za studena vytvrdzujúce
epoxidové lepidlá. Tieto duroplastické umelé hmoty sú po ur-
čitú tepelnú hranicu amorfné a veľmi stabilné. Pri vyšších tep-
lotách strácajú pevnosť, kritické teploty sú závislé od použi-
tého typu lepidla. Pri v súčasnosti používaných lepidlách sa
maximálna teplota pohybuje od +40 do +70 °C.
Zosilňovanie na ohyb a šmyk
Zosilňovaním dosiek a nosníkov sa sleduje zvýšenie ich ohy-
bovej a šmykovej odolnosti. Pri porovnaní s dobetónovaním,
lepenie oceľových pásov alebo CFRP lamiel zmenšuje prác-
nosť a skracuje zosilňovacie práce.
Lepenie oceľových pásov patrí medzi osvedčené metódy
na zvýšenie ohybovej odolnosti. Manipulácia s pomerne ťaž-pomerné pretvorenie [%]
CFRP HM
CFRP HS
AFRP GFRP
oce ové predpínacie laná
6000
4000
2000
betonárska výstu
5 0
napä
tie
[MPa
]
1 2 3 4
1
6 93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
kými, málo ohybnými pásmi a korózia ocele sú hlavné nevý-
hody oceľových pásov oproti CFRP lamelám, výhodou je vše-
smerný prenos síl a nižšia cena.
CFRP lamely sa lepia na povrch betónu (obr. 2a) alebo sa
vlepujú do drážky v betónovej krycej vrstve (obr. 2b). Vlože-
nie lamely do drážky prináša oproti lepeniu na povrch viace-
ré výhody:
• zlepšené kotvenie a menšie požiadavky na kvalitu podkla-
dového betónu,
• lepšiu ochranu lamely voči mechanickému poškodeniu
a účinku požiaru, zabránenie delaminácii.
Pri zosilňovaní nosníkov na ohybový moment treba často
zvýšiť aj šmykovú odolnosť. Na tento účel sa používajú lame-
lové strmene nalepené zboku a kotvené do dosky, alebo uh-
líková tkanina laminovaná živicou na upravený betónový po-
vrch nosníka.
Zosilňovanie stĺpov
Na zosilňovanie stĺpov sa využíva tkanina ovinutá okolo stĺ-
pa a nalepené alebo do drážky vlepené CFRP lamely. Ovinu-
tie stĺpov tkaninou bráni pretvoreniu betónu v priečnom sme-
re (obr. 3a). Tým dochádza k trojosovému namáhaniu betónu,
čo zvyšuje jeho pevnosť v tlaku (obr. 3b). Zvýšenie ohybovej
odolnosti stĺpov sa dosiahne lepením lamiel na povrch alebo
do drážky v smere osi stĺpa.
Diagram σc–εc betónu ovinutého uhlíkovou tkaninou, má
približne bilineárny priebeh (obr. 3b). V počiatočnej fá-
ze sa ovinutý betón chová podobne ako neovinutý – pri
malých pretvoreniach sa neprejavuje účinok obmedzenia
priečneho pretvorenia. S narastajúcim napätím sa zväč-
šujú pozdĺžne i priečne pretvorenia. Ak betón dosiahne pre-
tvorenie v tlaku zodpovedajúce maximálnemu napätiu (εc ≅
0,2 %) dochádza k zmene smeru diagramu. Sklon dotyč-
nice potom zodpovedá modulu pružnosti ovinutej tkaniny.
Účinnosť ovinutia na nárast tlakovej pevnosti betónu je vý-
znamne ovplyvnená tvarom priečneho rezu stĺpa. Najvyššia
účinnosť sa dosahuje pri kruhových prierezoch, s ostros-
ťou hrán efektivita ovinutia obdĺžnikových prierezov klesá
(obr. 4a). Ovinutie výrazne zvyšuje aj pretvoriteľnosť tlačených
prvkov. Na obr. 4b sú označené účinné betónové plochy prie-
rezu ovinutého stĺpa:
• Ac0 plocha neovinutého betónového prierezu,
• Acf plocha ovinutá CFRP,
• Acfs plocha ovinutá strmeňmi aj CFRP.
Na výpočet návrhovej odolnosti ovinutého prierezu NRdf
je v literatúre veľké množstvo modelov. Názornú predstavu
o podiele jednotlivých plôch na celkovej odolnosti prierezu
poskytuje Wangov model [7]. Model umožňuje zohľadniť aj
ovinutie strmienkami
detail A
ts v
bs
A
ts c – cdev tL + 1 mm bs tL + 3 mm tL – hrúbka lamely
ovinutie betonárskou výstužou
neovinutý betón
N
N
ovinutie CFRP
Pomerné pretvorenie betónu [%]
Nap
ätie
bet
ónu
v tla
ku
c
12
0,2%
[MP
a]
neovinutý betón
kruhový prierez
štvorcový prierezs ostrými hranami
štvorcový prierezr = 38 mm
r = 20 mm štvorcový prierez
Acf
Acfs
Ac0
Obr. 1 Porovnanie diagramu σ – ε pre oceľ
a FRP materiály [4] ❚ Fig. 1 Comparison
of the σ – ε diagram for steel and FRP
materials [4]
Obr. 2 Zosilnenie na ohyb: a) lamela
nalepená na povrch, b) lamela vlepená
do drážky ❚ Fig. 2 Strengthening in
bending: a) strip externally bonded to the
surface, b) strip mounted into the slit
Obr. 3 a) Napätia v ovinutom priereze,
b) účinok ovinutia betónu na diagram σc– εc
[5] ❚ Fig. 3 a) Stresses in the confined
cross-section, b) effectiveness of confinement
on the σc– εc diagram [5]
Obr. 4 a) Diagramy σc – εc ovinutých
prierezov [6], b) účinné plochy ovinutého
štvorcového prierezu ❚ Fig. 4 a) σc – εc
diagrams of confined cross-section [6],
b) effective areas of the confined square
cross-section
Obr. 5 Čiara odolnosti prierezu:
a) pôvodného, b) zosilneného výstužou
v drážke, c) ovinutého tkaninou, d) zosilneného
výstužou v drážke aj ovinutím tkaninou [8] ❚
Fig. 5 Interaction diagram of cross-sections:
a) non-strengthened, b) strengthened with
a strip in slit, c) strengthened with a sheet
confinement, d) strengthened with both strip in
slit and sheet confinement [8]
Ovinutá tkanina
Výstuž v drážkePorušenie tlakom aj ťahom
Nu
Oblasť porušenia tlakom
N
A
C
B
M
Oblasť porušenia ťahom
Mu
Nu
N
M
M M
Mu
Nu Nu
N
Mu
N
Muc) d)
a) b)
2a 2b
3a 3b
4a 4b
5
7 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
N Af
Af
ARdf c
ck
ccf
ck,f
cccfs0
0 3, ffA
fck,fs
cc
yk
s
,s
(2)
kde As je plocha pozdĺžnej výstuže, fck jednoosová pevnosť
betónu, fck,f trojosová pevnosť betónu ovinutého CFRP tkani-
nou, fck,fs trojosová pevnosť betónu ovinutého CFRP tkaninou
a strmeňmi, fyk charakteristická medza klzu ocele, α súčiniteľ
dlhodobého zaťaženia, γc, γcc, γs parciálne súčinitele spoľahli-
vosti betónu a ocele.
Možnosti zvýšenia čiary odolnosti stĺpov ovinutím, resp. la-
melami v drážke a ich kombináciou sú znázornené na obr. 5.
Čiara odolnosti pôvodného obdĺžnikového prierezu stĺpa na-
máhaného kombináciou normálovej sily a ohybového mo-
mentu je znázornená na obr. 5a. V oblasti A-B je poruše-
nie vyvolané drvením betónu, kým v oblasti B-C je porušenie
spôsobené prekročením medze klzu ocele. Po vložení CFRP
výstuže do drážok sa čiara odolnosti výraznejšie rozširuje
v oblasti B-C, úmerne zvýšenému stupňu vystuženia pozdĺž-
nou výstužou (obr. 5b). Naproti tomu použitie ovinutej tkaniny
vyvolá zvýšenie odolnosti v oblasti A-B (obr. 5c). Kombiná ciou
lamiel a ovinutej tkaniny sa dosiahne zvýšenie únosnosti stĺpa
v oboch oblastiach (obr. 5d). Ovinutá tkanina navyše prispie-
va k stabilite vloženej výstuže.
NAVRHOVANIE LEPENEJ VÝSTUŽE PODĽA
SMERNICE DAFSTB
Smernica DAfStb „Zosilňovanie betónových prvkov lepenou
výstužou“ (ďalej smernica) upravuje v štyroch dieloch navrho-
vanie, používanie všeobecných stavebných povolení na systé-
my zosilňovania, podmienky zhotovovania a plánovanie zosil-
ňovania lepenou výstužou. Smernica môže byť použitá na be-
tónové konštrukcie za účelom zosilňovania:
• na ohyb, nalepenými CFRP lamelami, tkaninami a oceľový-
mi pásmi,
• na ohyb, CFRP lamelami vlepenými do drážok,
• na šmyk, nalepenými CFRP tkaninami a oceľovými pásmi,
• stĺpov ovinutou CFRP tkaninou.
Podkladom pre smernicu bola v roku 2011 vydaná kom-
plexná správa o súčasnom stave problematiky zosilňovania
betónových prvkov lepenou výstužou [9]. Smernica sa skla-
dá zo štyroch dielov. Prvý diel smernice: Navrhovanie a kon-
štruovanie (tvorí približne 60 % rozsahu smernice) obsahom
a štruktúrou zodpovedá DIN EN 1992-1-1. Jednotlivé články
tejto časti smernice potvrdzujú nezmenenú platnosť prísluš-
ného článku DIN EN 1992-1-1, alebo ho upravujú, či dopl-
ňujú. Predpona RV (Richtline Verstärkung) s číslom označuje
v 1. diele smernice kapitoly, odseky, obrázky, či tabuľky pris-
lúchajúce k DIN EN 1992-1-1.
V smernici uvedené návrhové postupy sa zakladajú na me-
chanických úvahách a skúškach obyčajného betónu pev-
nostnej triedy C12/15 až C50/60. Tieto postupy by sa bez
dodatočného vyšetrovania nemali používať na betóny vyššej
pevnosti. Návrhové rovnice neplatia pre prvky s hrúbkou
menšou ako 100 mm. CFRP lamely môžu byť najviac v dvoch
vrstvách, pričom hrúbka prierezu CFRP lamely (bez lepidla)
nemôže byť viac ako 3 mm. Lepenej výstuži sa môžu prisúdiť
iba ťahové sily. V ohýbaných prvkoch môžu byť CFRP tkaniny
lepené maximálne v piatich a v stĺpoch v desiatich vrstvách.
Tu však už treba uvážiť aj ekonomické hľadisko zosilňovania.
Únosnosť lepenej výstuže je obmedzená súdržnosťou la-
mely k betónovému podkladu, preto si jej kotvenie vyžaduje
zvláštnu pozornosť. Na konci lamely môže kolmo na lepenú
plochu pôsobiace ťahové napätie odtrhnúť betónovú kryciu
vrstvu od betonárskej výstuže (obr. 6a). Ak sa kotevná oblasť
neoverí výpočtom proti odtrhnutiu, lamela musí byť na kon-
ci ovinutá strmeňom z oceľovej pásoviny alebo CFRP tkaniny,
vo vzdialenosti maximálne 50 mm od konca lamely (obr. 6b).
Požiarna odolnosť zosilneného prvku sa preukazuje výpo-
čtom podľa DIN EN 1992-1-2 a jej národnej prílohy, bez za-
počítania zosilňujúceho účinku lepenej výstuže. V prípade,
ak má lepená výstuž protipožiarnu ochranu, je možné po-
súdenie odolnosti urobiť podľa stavebného povolenia vyda-
ného na použitý systém protipožiarnej ochrany. Po prekroče-
ní, v stavebnom povolení uvedenej teploty Tf, nemožno lepe-
nej výstuži prisúdiť žiadne sily.
Zosilňovanie prevažne ohýbaných prvkov
Na overenie zosilnenia lepenými CFRP lamelami a tkaninami
na ohyb uvádza smernica zjednodušený a presnejší postup.
Zjednodušený postup sa zakladá na medznom pomernom
pretvorení lamely εLd,max podľa rovnice (3). Overenie koncové-
ho kotvenia lamely nie je potrebné, ak sú splnené všetky na-
sledovné podmienky:
50 mm a) b)
stav I stav II stav III
a) kotevný element
b) element medzi trhlinami
sila pôsobiaca v lamele
Fs + ΔFs
FLEd + ΔFLEd
Fs
FL
ΔFs
ΔFLEd
Obr. 6 a) Odtrhnutie betónovej krycej vrstvy
na konci kotvenia lamely, b) konštrukčný
strmeň [3] ❚ Fig. 6 a) Concrete cover
rip-off at the end of a strip anchorage,
b) structural stirrup [3]
Obr. 7 Schematické znázornenie prenosu
sily v súdržnosti nalepenej lamely: a) kotevný
element, b) element medzi trhlinami [5] ❚
Fig. 7 Schematic illustration of the bond
force transfer by using externally bonded
reinforcement, a) anchorage element,
b) element between the cracks [5]
Obr. 8 Schematické znázornenie metód
zosilňovania na šmyk: a) uzavretý strmeň,
b) otvorený strmeň c) celoplošné lepenie,
d) lepenie pásov ❚ Fig. 8 Schematic
illustration of the shear strengthening methods:
a) closed stirrup, b) open stirrup, c) surface
bonding, d) bonded strips
6
7
7 13 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
• koniec lamely je vzdialený maximálne 50 mm od hrany pod-
pery,
• všetka betonárska výstuž v zosilňovanom prvku je dovede-
ná do podpery a má rebierkovaný povrch,
• celková hrúbka lamely nie je väčšia ako 1,4 mm.
l
Ld,max
mm/m mm/m
max
0,5 0,1 0
hhf
l l
0,04 0,06
39700
29700
0 0
mm/m mm/m
mm/mmm
s cm
9700
3 9700
0
0
mmpre mm
mm pre mm
l
l (3)
kde fcm je stredná hodnota valcovej pevnosti betónu v tlaku
[N/mm2], h celková výška zosilňovaného prvku [mm], ∅s naj-
väčší priemer betonárskej výstuže [mm], l0 účinné rozpätie zo-
silňovaného prvku [mm].
Pri tomto spôsobe overenia koncového kotvenia lamely mu-
sí hodnota fcm spĺňať podmienku
f fctm,surf cm
0 262 3
,/ (4)
Pri zosilňovaní lepenými lamelami na ohyb sa okrem zná-
mych spôsobov porušenia železobetónových prvkov vysky-
tujú aj ďalšie spôsoby porušenia. Patrí sem predovšetkým
porušenie súdržnosti (debonding) v betónovej vrstve v blíz-
kosti styku betón – lepidlo. Z dôvodu malej pevnosti betó-
novej krycej vrstvy v ťahu dochádza, po lokálnom poruše-
ní súdržnosti, pri zvyšovaní zaťaženia k celkovému zlyhaniu
súdržnosti lepenej výstuže (zipsový efekt). Pri lepenej výstu-
ži sa zväčšovaním kotevnej dĺžky nedosiahne, aby sa výstuž
roztrhla skôr, ako dôjde k strate jej súdržnosti s betónom.
Od určitej kotevnej dĺžky nemožno zvyšovať silu v súdržnosti.
Na základe skúšok sa však preukázalo, že v mieste ma-
ximálneho momentu sa v lamele vyskytujú sily, ktoré sú vý-
razne väčšie ako to vyplýva z koncového kotvenia lamely.
Ako je na obr. 7 znázornené, prenos sily v súdržnosti prebie-
ha v miestach kde dochádza k zmene ťahovej sily. Na zákla-
de tejto skutočnosti sa na overenie kotvenia lamely v smerni-
ci rozlišuje oblasť na konci kotvenia lepenej výstuže a zvyšná
časť zosilneného prvku. V kotevnom elemente (obr. 7a) sa
musia kotviť sily v lamele vyskytujúce sa v ohybovej trhline,
ktorá je najbližšie k miestu s nulovým momentom. Odolnosť
lamely v súdržnosti v kotevnom elemente sa stanovuje skúš-
kami, pri ktorých sa lamela ťahá v smere jej osi.
V zvyšnej časti prvku sa môže sila v súdržnosti prenášať
na elementoch medzi ohybovými trhlinami (obr. 7b). V ele-
mente medzi trhlinami pôsobí v menej zaťaženej trhline zá-
kladná sila v lamele (FLEd) a vo viac zaťaženej trhline aj prí-
rastok sily (FLEd + ΔFLEd). Tento prírastok sily v lamele (ΔFLEd)
sa musí súdržnosťou preniesť do betónového prvku. Keďže
zvýšenie ohybovej odolnosti lepenými lamelami je najčastej-
ší spôsob zosilňovania, uskutočnil sa pre tento spôsob zo-
silňovania rozsiahly výskum. Podľa požiadaviek na presnosť,
resp. hospodárnosť je v smernici uvedený zjednodušený,
resp. presnejší postup na overenie odolnosti.
Zosilňovanie prevažne tlačených prvkov
V smernici sa pre stĺpy uvádza iba zosilňovanie ovinutím tka-
ninou, ktorá umožňuje:
• všeobecné doplnenie priečnej výstuže,
• pre kruhové prierezy aj aktiváciu viacosovej pevnosti betó-
nu v tlaku.
V stĺpoch s nedostatočnou priečnou výstužou môže byť
chýbajúca priečna výstuž doplnená ovinutím CFRP tkaninou
po celej výške stĺpa (minimálne dve vrstvy). Potrebná plocha
tkaniny sa vypočíta zo vzorca
AA f
L,rqd
s,rqd ydd
Lwd,GF0 9, f
, (5)
kde As,rqd je potrebná plocha betonárskej výstuže, fyd návrho-
a) b) c) d)
8
7 2 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
vá medza klzu betonárskej výstuže, fLwd,GF návrhová pevnosť
tkaniny s vláknami kolmo k osi stĺpa,
Lwd,GF R Ld0 75,f k f (6)
R
c c
mm0 5
602
60,
k
r r
mmmmm mm
mm
c
c
25 60
0,05 60
r
r (7)
kde rc je polomer zaoblenia hrán a fLd návrhová pevnosť
CFRP tkaniny. Presah kotvenia ovinutej tkaniny je minimál-
ne 250 mm.
Na zabezpečenie aktivácie viacosovej pevnosti betónu ne-
smie byť celková hrúbka ovinutia tL, ktorá je násobkom hrúb-
ky tkaniny a počtu vrstiev ovinutia, menšia ako
L
0 2t
D f,ccm
LE
(8)
So zvýšenou návrhovou odolnosťou NRd celoplošne ovinu-
tého stĺpa kruhového prierezu s priemerom D a štíhlosťou λ
možno uvažovať, za predpokladu týchto okrajových podmie-
nok: D ≥ 120 mm; λ ≤ 40; e0/D ≤ 0,25; fcm ≤ 58 N/mm2.
Zosilňovanie na šmyk
Na zvýšenie šmykovej odolnosti sa na betónové nosníky le-
pia uzavreté alebo otvorené, celoplošné alebo pásové strme-
ne (obr. 8). Otvorené strmene sa môžu použiť iba pre obdĺžni-
kové prierezy, v doskových nosníkoch musia byť strmene kot-
vené v tlačenej oblasti.
Šmyková odolnosť priamo pásových prvkov (Vccd + Vtd = 0)
sa vypočíta z upravenej rovnice
Rd Rd,s Rd,LwV V V , (9)
kde VRd,s je návrhová hodnota šmykovej sily prenášaná šmy-
kovou výstužou, VRd,Lw návrhová hodnota šmykovej sily pre-
nášaná pridanou šmykovou výstužou:
Rd,Lw LwdV z f .cot
LA
w
Lws
(10)
Plocha pridanej šmykovej výstuže sa vypočíta podľa použi-
tej metódy zosilňovania
LA
w
Lw
Lw Lw
Lw
Lw
pre lepenie pásov
pre celoplošs
t b
s
t
2
2 né lepenie
(11)
Návrhová pevnosť fLwd uzavretého strmeňa z FRP sa vypo-
číta, rovnako ako pre strmeň stĺpa, podľa rovnice (6).
Zhotovovanie zosilnenia
Dôležité údaje a požiadavky, ktoré treba zohľadniť pri zhotovo-
vaní zosilnenia, sú uvedené v treťom diele smernice. Uvádzajú
sa tu všeobecné a konkrétne požiadavky na:
• zhotoviteľa, jeho personál, vybavenie zariadeniami a prístroj-
mi,
• zosilňovací systém a jeho aplikáciu,
• klimatické podmienky,
• prípravu betónového podkladu,
• lepenie lamelami a tkaninami,
• vlastnú kontrola zhotoviteľa.
Pri zosilňovaní lepenou výstužou je zvlášť dôležitá úprava
a kontrola betónového podkladu. V smernici v tab. 5.1 sa uvá-
dzajú metódy, rozsah a početnosť vlastných skúšok zhotovi-
teľa pre jednotlivé spôsoby zosilňovania.
ZÁVERY
Úspešné a účinné zosilňovanie vyžaduje overenie a zhodnote-
nie aktuálneho stavu konštrukcie, statický výpočet a výkreso-
vú dokumentáciu. Na základe veľkej pevnosti v ťahu, vysoké-
ho modulu pružnosti a jednoduchej aplikácii sú CFRP mate-
riály vhodné na dodatočné zosilňovanie na ohyb, šmyk i tlak.
Návrh a realizácia zosilnenia musia byť v súlade s prísluš-
nými normami pre navrhovanie betónových konštrukcií. Pro-
jektant by mal poznať a uvážiť obmedzenia spojené s tou-
to metódou zosilňovania, ktoré sa uvádzajú v medzinárod-
ných alebo zahraničných smerniciach pre navrhovanie zo-
silňovania lepenou výstužou. Túto úlohu mu môže uľahčiť aj
v príspevku predstavená smernica DAfStb.
Na navrhovanie a overovanie odolnosti zosilnených prv-
kov podľa ČSN(STN) EN 1992-1-1 je možné použiť smernicu
DAfStb po zohľadnení rozdielov medzi národnými prílohami
k DIN EN 1992-1-1 a ČSN(STN) EN 1992-1-1.
Príspevok vznikol za podpory výskumného projektu VEGA č.1/0784/12
„Holistické navrhovanie a overovanie betónových konštrukcií“.
prof. Ing. Juraj Bilčík, PhD.
e-mail: [email protected]
tel.: +421 259 274 546
Ing. Katarína Gajdošová, PhD.
e-mail: [email protected]
tel.: +421 259 274 382
oba: Katedra betónových konštrukcií a mostov
Stavebná fakulta STU Bratislava
Radlinského 11, 813 68 Bratislava
Literatúra:[1] fib bulletin no.14: Externally bonded FRP reinforcement for RC
structures, July 2001, 130 p.[2] ACI Committee 440: Guide for the Design and Construction of
Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures, July 2008, s. 80.
[3] DAfStb-RiLi: Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung, Deutscher Ausschuss für Stahlbeton, 2012, s. 118
[4] Carolin A.: Carbon Fibre Reinforced Polymers for Strengthening of Structural Elements: Dizertačná práca, Lulea University of Technology, 2003, s. 178.
[5] Finckh W., Ignatiadis A., Niedermeier R., Wiens U., Zilch K.: Die neue DAfStb-Richtlinie: Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung, Beton- und Stahlbetonbau Heft 10 (2012) s. 711–715
[6] De Paula R.F., Da Silva M. G.: Sharp edge effects on FRP confinements of RC square columns. http://quakewrap.com/frp%20papers/Sharp-Edge-Effects-On-FRP-Confinement-Of-RC-Square-Columns.pdf
[7] Wang Y. CH.: Retrofit of reinforced concrete members using advanced composite materials, PhD thesis, University of Cantebury, New Zeland, 2000, s. 397
[8] Huang P. C., Hsu Y., Nanni A.: Assessment and Proposed Structural Repair Strategies for Bridge Piers. in Proc., 3rd Inter. Conf. on Advanced Composite Materials in Bridges and Structures, Ottawa, Canada, J. Humar and A. G. Razaqpur, Editors, 2000, s. 593–600
[9] Zilch K., Niedermeier R., Finckh W.: Sachstandbericht Verstärken von Betonbauteilen mit geklebter Bewehrung. DAfStb Heft 591, 2011, s. 208
7 33 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
Ing. Jaroslav Vácha se narodil v březnu
1941 v Brně a zemřel v prvních květno-
vých dnech letošního roku tamtéž.
Po studiu na gymnáziu krátce působil
jako železář a svářeč na stavbách. V le-
tech 1960 až 1965 absolvoval Fakultu
stavební VUT v Brně, obor Konstrukce
a doprava. Dále v rámci dalšího vzdě-
lávání vystudoval postgraduální studium
na Ústavu soudního inženýrství VUT se
zaměřením na obory Ekonomika a Sta-
vebnictví a následně byl jmenován znal-
cem v těchto oborech. Dlouhá léta pak
působil jako soudní znalec, externě vy-
učoval v PSG studiu na USI VUT v Br-
ně a byl členem poradního sboru znalců
u KS v Brně. V letech 1970 až 1987 vy-
učoval na Stavební fakultě VUT v Brně
na Katedře betonových konstrukcí, ze-
jména problematiku předepjatého beto-
nu, která byla jeho oblíbeným tématem
po celý život. Nezapomenutelná jsou
i jeho skripta, z kterých se celé genera-
ce stavebních inženýrů učily. Byl autorizovaným inženýrem
ČKAIT, zakládajícím členem České betonářské společnosti,
ve výboru společnosti aktivně pracoval do posledních dnů.
Ve své bohaté praxi statika a projektanta, kterou zapo-
čal v roce 1965, se podílel na realizaci desítek význačných
staveb ve velmi širokém spektru od montovaných skeleto-
vých či panelových staveb, předpínaných sil, lanobetono-
vých vazníků, konstrukcí báňských či inženýrských staveb.
Významný podíl jeho odborné činnosti byl realizován při
návrhu rekonstrukcí staveb. V této práci se výrazně prolína-
la i jeho činnost znalecká a expertizní, v kterých Jaroslav vý-
razně a se svým přímým a osobitým přístupem uplatňoval
svoje bohaté zkušenosti z praxe.
V roce 1991 založil svoji projekční expertizní znaleckou
kancelář. V této životní etapě se každodenně věnoval pro-
jektování a zpracování expertiz zejména
při stavbách průmyslových hal. Výraz-
ně přispěl k vytvoření zásad pro prová-
dění průmyslových betonových podlah
včetně geotechnického spolupůsobení.
K této problematice přispěl i jako hlav-
ní autor knihy Průmyslové podlahy. Dal-
ší významnou publikací, na které se po-
dílel, byla kniha Bílé vany.
Mnozí, kdo s ním úzce spolupracova-
li, poznali jeho osobitý a svérázný styl
práce, hlavně při řešení problémů pří-
mo na stavbě. Odborné diskuze s ním
bývaly mnohdy bouřlivé, ale vždy ko-
rektní a hlavně vysoce fundované s pří-
mým technickým řešením problémů. Je-
ho široký odborný rozhled a vzdělání, jež
se prolínalo přes více stavebních obo-
rů, z něj dělalo jednoho z nejvýznam-
nějších českých stavebních odborníků,
který neodmítal kdykoliv pomoci kole-
gům i přes svoje abnormální každodenní
pracovní vytížení a dlouholeté zdravotní
problémy, vždy s osobitým humorem a nadhledem.
Byl více než deset let členem komise pro státní doktor-
ské zkoušky a státní závěrečné zkoušky magisterského stu-
dia na Stavební fakultě Vysokého učení technického v Brně,
kde jeho praktický a realistický pohled byl oživením disku-
zí. V roce 2010 se stal za mnoholetý přínos pro rozvoj beto-
nových konstrukcí čestným členem České betonářské spo-
lečnosti. Komentovat jeho další přínosy, vzhledem k jeho ši-
rokému a všestrannému působení, zejména pro ty, kdo ho
znali, je asi zbytečné.
Jardo, děkujeme Ti za všechno, co jsi nás naučil a co jsi
pro nás v životě udělal. Na Tebe se zapomenout nedá.
prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc.
prof. Ing. Rudolf Hela, CSc.
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
CONCRETE REPAIR TO EN 1504: DIAGNOSIS, DESIGN, PRINCIPLES AND PRACTISE
Michael Raupach, Till Büttner
Protože jsou betonové konstrukce z důvodů environ-mentálních i ekonomických používány déle, vzrůs-tá význam jejich správné údržby. Diagnostika, ná-vrh i výběr sanačních materiálů a prací závisí na in-dividuálních podmínkách jednotlivých budov a vy-žaduje speciální znalosti všech zúčastněných. Kni-ha Concrete Repair to EN 1504: Diagnosis, Design, Principles and Practise poskytuje důležité souvislos-ti a praktického průvodce opravami betonových kon-strukcí. Vychází z nové evropské normy EN 1504, která je použita jako výchozí základ pro sanační prá-ce v Evropě i mimo ni.
Kniha osahuje jak teoretické informace, tak i prak-tické příklady, a na vhodných vzorech umožňuje po-chopení sanačních prací a jejich správný návrh. Je věnována stavebním materiálům, degradačním me-chanismům, diagnostice, únosnosti a bezpečnosti, principům a metodám oprav, sanačním materiálům, provádění sanačních oprav, kontrole kvality, inspek-cím, monitorování a systémům managementu přes-
ně podle směrnic a norem. Zahrnuje také degradační mechanismy betonu a ocelové výztuže, diagnostické metody, principy opravy a ochrany, vlastnosti a mož-nosti použití sanačních materiálů, a stejně tak i me-tody provádění, včetně kontroly kvality dle EN 1504. • Popisuje teoretické pozadí koroze a diagnostické
metody (které nejsou zahrnuty v řadě norem 1504)• Poskytuje detailní systémy klasifikace principů
a metod• Umožňuje čtenářům snadné pochopení a rychlý
přístup k informacím.Text poskytuje kompletní přehled uvedené proble-
matiky a je praktickým zdrojem informací pro vlastní-ky, projektanty, dodavatele, zkušební ústavy a kon-zultační inženýry a stejně tak i pro studenty pozem-ního stavitelství.
Vydavatelství CRC Press, 2014, 292 stranISBN 978-1-46-655746-8Pevná vazba, $ 130
VZPOMÍNKA NA ING. JAROSLAVA VÁCHU
STATICKÝ MODUL PRUŽNOSTI BETONU V TLAKU DLE
ČSN ISO 6784 A ČSN EN 12390-13 ❚ STATIC MODULUS
OF ELASTICITY OF CONCRETE IN COMPRESSION ACCORDING
TO ČSN ISO 6784 AND ČSN EN 12390-13
7 4 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
Dalibor Kocáb, Petr Misák,
Petr Cikrle, Tereza Komárková,
Bronislava Moravcová
Hodnota statického modulu pružnosti betonu
v tlaku se při návrzích železobetonových kon-
strukcí stále častěji objevuje mezi předepsanými
hodnotami, a proto je důležité umět statický
modul pružnosti betonu správně určit. Od února
2014 vešla v platnost norma ČSN EN 12390-13,
která popisuje zkoušení modulu pružnosti beto-
nu v tlaku, přičemž výsledky se od hodnot
zjištěných dle dosavadní normy ČSN ISO 6784
poměrně výrazně liší, na což se tento článek
na základě provedeného experimentu snaží pou-
kázat, stejně jako na možné problémy s interpre-
tací některých částí nové normy. ❚ The value
of the secant modulus of elasticity of concrete
in compression is being more frequently used
when the designing of the reinforced concrete
structures. It is very important to know how
to estimate the secant modulus of elasticity of
hardened concrete in compression. The new
standard ČSN EN 12390-13 was published in
February 2014. This standard describes the
determination of the secant modulus of elasticity
in compression of hardened concrete. This
article deals with differences between testing
procedures according to ČSN EN 12390-13 and
the existing standard ČSN ISO 6784.
Modul pružnosti v tlaku/tahu (někdy
označován též jako Youngův modul,
značen E) je významnou charakteris-
tikou betonu. Naštěstí již neplatí, že
by byl opomíjen, jak tomu v minulos-
ti do jisté míry bylo, ale naopak se ta-
to vlastnost dostává do popředí zájmu
odborné veřejnosti stále více. Z hledis-
ka navrhování železobetonových kon-
strukcí, především předpjatých, je to-
tiž modul pružnosti betonu mimořád-
ně aktuální téma [1], [2]. A jak je pro
veškerou výzkumnou činnost typic-
ké, čím hlouběji se podaří do proble-
matiky proniknout, tím více se obje-
ví nezodpovězených otázek a problé-
mů k řešení.
Modul pružnosti je ovlivněn faktory
technologickými, ale také řadou zku-
šebních činitelů [3]. Jeho hodnota je
závislá na množství vstupních para-
metrů při návrhu čerstvého betonu
– především na použitém kamenivu,
o čemž pojednává příspěvek [4], ale
také na použitých přísadách a přímě-
sích (více na toto téma viz článek [5]),
či provzdušnění (podrobněji popsáno
např. v článcích [6] a [7]). Pro výsled-
nou hodnotu modulu pružnosti jsou
důležité také podmínky při betonáži –
např. vliv teploty v počáteční fázi zrání
(toto popisuje část příspěvku [8]) nebo
vliv ošetřování (detailněji např. v člán-
cích [9] a [10]). Výsledný modul pruž-
nosti rovněž ovlivňují aspekty při zkou-
šení – tvar a velikost zkušebních tě-
les (tomuto tématu se věnuje např. pří-
spěvek [11]), způsob zakoncování zku-
šebních těles (rozebráno např. v článku
[3]), či obecně zvolený druh zkoušení
(tlak vs. tah za ohybu).
Je dobré si současně uvědomit, že
většina požadavků na modul pružnos-
ti betonu se neopírá o charakteristic-
ké hodnoty, nýbrž o hodnoty směrné
průměrné, jak je definuje Eurokód 2
[12]. Tyto hodnoty navíc platí pouze pro
běžné silikátové kamenivo, při použití
jiného kameniva je nutné modul pruž-
nosti upravit. Současně je doporuče-
no, aby byla, v případě betonu určené-
ho pro konstrukce citlivé na deforma-
ce, hodnota modulu pružnosti přesně
definována a zjištěna měřením.
Ačkoliv je známa celá řada vztahů,
které udávají přibližnou hodnotu mo-
dulu pružnosti vypočtenou na zákla-
dě znalostí jiných charakteristik betonu
(receptura, pevnost v tlaku apod.) [13],
je nejpřesnější modul pružnosti přímo
změřit, čímž se předejde případným
problémům a sporům.
Při zjišťování modulu pružnosti je
možné využít více zkušebních postu-
pů. Lze použít nedestruktivní meto-
dy, které udávají dynamickou hodno-
tu modulu pružnosti. Jedná se o me-
todu ultrazvukovou impulsní, která je
velmi podrobně popsána v příspěv-
ku [8] a jejíž výhodou je možnost
aplikace na konstrukcích při měře-
ní in situ, o metodu rezonanční, je-
jíž renesanci dokumentuje např. člá-
nek [14], či o metodu impact-echo, viz
např. [15]. Nevýhodou dynamických
metod je nutnost získanou hodnotu
modulu pružnosti přepočítat pomo-
cí zmenšovacích součinitelů na static-
ký modul pružnosti, což popisuje člá-
nek [16]. Statický modul pružnosti lze
určit na základě měření betonu v ta-
hu za ohybu dle normy ČSN 73 6174
[17], kde je ovšem ve výpočtu uvažo-
ván Poissonův poměr 0,15 bez mož-
nosti jej upravit a navíc je v jednom vý-
početním vztahu chyba [18]. Dále lze
statický modul pružnost stanovit po-
mocí normy ČSN ISO 6784 [19] na zá-
kladě měření pevnosti betonu v tla-
ku a nově také dle ČSN EN 12390-13
[20]. A právě tímto předpisem se bude-
me dále zabývat.
ROZDÍLY V POSTUPECH
MEZI ČSN ISO 6784
A ČSN EN 12390-13
Do ledna 2014 bylo možné zkoušet
modul pružnosti v tlaku pouze podle
normy ČSN ISO 6784 [19]. Od února
2014 je však možné využít také normu
ČSN EN 12390 [20], přičemž dochází
k souběhu norem, neboť předpis [19]
pořád platí.
Kromě několika menších změn nabí-
zí nová norma jednu změnu výraznou,
a tou je možnost zkoušet modul pruž-
nosti podle dvou metod. Metoda A
umožňuje vedle stanovení klasického
statického modulu pružnosti (komplet-
ně je označen jako ustálený sečnový
statický modul pružnosti) určit také po-
čáteční sečnový modul pružnosti beto-
nu v tlaku. Druhá možnost zjištění mo-
dulu pružnosti, metoda B, je poté jen
mírně upravený postup dle [19].
Nyní se věnujme změnám, které nor-
ma [20] přináší. Požadavky na zkušeb-
ní zařízení jsou specifikovány podrob-
něji než u normy [19], např. zkušební lis
musí udržet zvolené konstantní zatíže-
ní s odchylkou max. 5 %. Norma uvá-
dí, že je vhodné používat zkušební li-
sy s možností nastavení automatické-
ho zatěžování.
V otázce požadavků na zkušební tě-
lesa jsou změny dle [20] pouze kosme-
tické. Stejně jako [19] uvádí i nová nor-
ma jako základní zkušební těleso válec
150 × 300 mm. Použity však mohou
být také hranoly a tělesa získaná po-
mocí jádrového vrtání. Štíhlost zkušeb-
ních těles, tedy poměr výšky L a příč-
ného rozměru d (průměr u válce nebo
hrana u hranolu), musí být v mezích 2
7 53 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
až 4. Jediná změna je podmínka, že d
musí být větší než 3,5Dmax (maximál-
ní zrno použitého kameniva), přičemž
[19] udává, že d musí být větší než
4Dmax. V poznámce je také v nové nor-
mě správně uvedeno, že rozměr pou-
žitého zkušebního tělesa může mít vliv
na výslednou hodnotu modulu pruž-
nosti. Bohužel není tato informace ví-
ce rozvedena.
Co se týče délky měřící základny l0,
na které je určována deformace těle-
sa při zatěžování, uvádí nová norma
[20] podmínky dvě. Stejně jako v [19] je
uvedeno, že l0 musí být větší než 2/3
příčného rozměru d a menší než 1/2
délky zkušebního tělesa L. Současně
ale platí, že l0 musí být větší než 3Dmax.
U zkušebních těles se štíhlostí mezi 3,5
a 4 se může délka měřící základny l0
navýšit až na hodnotu 2/3 L. U hranolu
100 × 100 × 400 mm je tedy povolena
měřící základna délky 67 až 267 mm!
Je otázkou, zda je takto široké rozme-
zí optimálním řešením.
K zjištění předpokládané pevnosti
betonu v tlaku fc je také dle [20] nejlepší
použít srovnávací zkušební tělesa stej-
ného tvaru a velikosti. Ovšem, zatímco
[19] povolovala odhad pevnosti v tlaku
pouze ve výjimečných případech, no-
vá norma na srovnávacích zkušebních
tělesech tak striktně netrvá. Je mož-
né pevnost fc změřit na zkušebních tě-
lesech, která se tvarově či rozměrově
od zkoušených odlišují a tento fakt po-
tom zohlednit, nebo lze pevnost v tla-
ku zjistit pomocí NDT měření či pomo-
cí národních předpisů. K určení fc lze
použít např. normu ČSN 73 1373 [21].
Horní napětí zatěžovacího cyklu σa je
definováno stále jako 1/3 fc.
Rychlost zatěžování zkušebního
tělesa je oproti širokému intervalu
0,6 ± 0,4 MPa/s dle [19] zúžena na
hodnotu 0,6 ± 0,2 MPa/s. Výsled-
ná hodnota modulu pružnosti se po-
té zaokrouhluje vždy na nejbližších
100 MPa. Požadavek na skutečnou
pevnost v tlaku zkušebních těles se
od původní normy [19] v novém před-
pisu neliší – hodnota zjištěné pevnos-
ti zkušebního tělesa po zkoušce sta-
tického modulu pružnosti by se nemě-
la od předpokládané pevnosti betonu
v tlaku fc lišit o více než 20 %.
Norma [20] přináší také jednu novou
podmínku pro osazení tělesa ve zku-
šebním lisu během zkoušení. Kro-
mě kontroly centrace zkušebního těle-
sa je nově nezbytné ověřit také změnu
průměrného přetvoření mezi druhým
a třetím zatěžovacím cyklem.
U metody A je první kontrolou změ-
na přetvoření. Pokud se hodnota εb
(poměrné přetvoření při působení dol-
ní hladiny napětí) při třetím cyklu liší
od hodnoty εb při druhém cyklu o více
než 10 %, je nutné polohu zkušebního
tělesa upravit a zkoušku provést zno-
vu. U metody A se tato kontrola prová-
dí při předzatěžovacích cyklech a mu-
sí být provedena do 60 s. Více o prů-
běhu cyklování je uvedeno v další části
článku. Druhou kontrolou je poté cen-
trace zkušebního tělesa. Jednotlivá
přetvoření εb ve třetím zkušebním cyk-
lu se nesmí lišit o více než 20 % od své
průměrné hodnoty.
U metody B je pořadí kontrol naopak
– nejdříve je třeba ověřit podmínku vy-
centrování tělesa, kdy jednotlivá pře-
tvoření εa (při horní hladině napětí) se
během prvního cyklu nesmí od své
průměrné hodnoty lišit o více než
20 %, a až poté přichází na řadu kont-
rola změny poměrného přetvoření, kdy
změna εa mezi druhým a třetím cyk-
lem nesmí překročit 10 %. O platnos-
ti zkoušky, či naopak nutnosti zkoušku
opakovat, se tedy rozhodne až po je-
jím kompletním provedení. Aby mohly
být výše popsané podmínky ověřeny,
musí být při prvním cyklu měřiče defor-
mací vynulovány, což [20] předepisuje.
Nejdůležitější změnou, kterou nová
norma [20] oproti [19] nabízí, je mož-
nost zkoušet statický modul pružnos-
ti betonu v tlaku podle dvou postupů
– dle metody A „Určení počátečního
a ustáleného sečnového modulu pruž-
nosti“ a dle metody B „Určení ustále-
ného sečnového modulu pružnosti“.
Nejdříve se věnujme metodě B, kte-
rá se od [19], jejíž postup je předmě-
tem obr. 1, liší jen v detailech. Průběh
zkoušky dle metody B, tedy jednotlivé
cykly, jsou zachyceny na obr. 3. Jed-
nou změnou oproti postupu ve star-
ší normě je délka držení hladin napě-
tí – z původní doby 60 s se stala do-
ba maximálně 20 s. Druhou změnou
je definice základního napětí. V normě
[20] je toto napětí označeno jako před-
zatěžovací (preload stress, označe-
no σp) a je dána možnost jeho zvýše-
ní z původně fixní hodnoty 0,5 MPa dle
[19] až na hodnotu dolního napětí σb,
které je rovno (0,1 až 0,15) fc.
Metoda A je zajímavá tím, že umož-
ňuje určit kromě ustáleného sečnové-
ho modulu pružnosti Ec,s také počá-
teční sečnový modul pružnosti Ec,0.
Průběh cyklování dle metody A je za-
chycen na obr. 2. Zkouška se sklá-
dá z tří předběžných cyklů (mezi před-
Dlubal Software s.r.o.Anglická 28, 120 00 Praha 2Tel.: +420 221 590 196Fax: +420 222 519 [email protected]
Aktuální informace
www.dlubal.cz
Podpora nových evropských norem Různé národní přílohy Cena programu již od 33 450 Kč Česká verze včetně manuálů
FEM program pro výpo et 3D konstrukcí
Program pro výpo et prutových konstrukcí
Inzerce 71.7x259 spad Update 08-2013 (Beton CZ)_01.indd 1 25.8.2013 13:49:33
7 6 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
zatěžovací hladinou napětí σp a dol-
ní hladinou napětí σb), po nichž násle-
duje výše popsaná kontrola správnosti
osazení zkušebního tělesa v lisu a po-
té samotné měření. Během prvního
zatěžovacího cyklu (mezi dolním na-
pětím σb a horním napětím σa) se ur-
čí počáteční modul pružnosti Ec,0. Pro
zjištění ustáleného modulu pružnos-
ti Ec,s slouží poslední, tedy třetí cyklus.
Bohužel v nové normě [20] není přes-
ně definován čas, ve kterém se ma-
jí odečítat hodnoty napětí a deforma-
cí. V textu je uvedeno, že tak má být
učiněno na konci daného zatěžovací-
ho cyklu, ovšem v příslušném obrázku
znázorňujícím cyklování je u počáteč-
ního modulu pružnosti čerchovanou
čárou vyznačen jako bod odečtu po-
čátek horního napětí. Nehledě na sku-
tečnost, že doba držení napětí není
přesně stanovena, je pouze uvedeno,
že musí být menší než 20 s, tzn. mů-
že se pohybovat v rozmezí 1 až 20 s.
I kdyby se tedy text shodoval s ob-
rázkem, může být doba odečtu zvo-
lena zcela libovolně za předpokladu,
že nepřekročí dobu 20 s po dosaže-
ní předepsané hladiny napětí. Avšak
jak je popsáno dále, právě zvolené
místo (doba držení meze napětí) ode-
čtu hodnot napětí a deformací z gra-
fu hraje při výpočtu nezanedbatelnou
roli.
POROVNÁNÍ VÝSLEDKŮ
DLE ČSN ISO 6784
A ČSN EN 12390-13
Za účelem porovnání zkušebních po-
stupů uvedených v [19] a [20] by-
lo vyrobeno celkem dvacet pět zku-
šebních těles ve tvaru válce o prů-
měru 150 mm a výšce 300 mm. Tvar
zkušebních těles byl zvolen na zá-
kladě doporučení zmiňovaných no-
rem. Všechna tělesa byla vyrobena
z jedné výrobní dávky čerstvého be-
tonu na betonárně společnosti Beto-
tech, který byl uložen do stejného ty-
pu forem a ošetřován stejným způso-
bem po dobu 28 dní. Složení betonu
C45/55, který byl k experimentu pou-
žit, je předmětem tab. 1.
Pevnost betonu v tlaku pro definová-
ní zatěžovacích hladin zkoušek modu-
lu pružnosti byla určena na krychlích
o hraně 150 mm, které byly vyrobe-
ny ze stejné dávky čerstvého betonu.
Získaná hodnota krychelné pevnos-
ti v tlaku byla přepočtena na válcovou
pevnost a ověřena zjištěním pevnosti
v tlaku na jednom válci, tedy zkušeb-
ním tělese stejného tvaru a velikosti ja-
Tab. 1 Receptura
použitého betonu ❚
Tab. 1
0 100
1. předběžný cyklus
Čas [s]
2. předběžný cyklus Měření
200 300 400 500
0
100
200
300
400
Síla
[kN
]
0
0.04
0.08
0.12
Def
orm
ace
[mm
]
Síla Deformace
Fa
Fb
0 100 200 300 400
0
100
200
300
400
Síla
[kN
]
0
0.04
0.08
0.12
Def
orm
ace
[mm
]
Síla
Deformace
Fp
Fa
Fb
0 50 100 150 200 250
0
100
200
300
400
Síla
[kN
]
0
0.04
0.08
0.12
Def
orm
ace
[mm
]
Síla Deformace
Fp
Fa
1
2
3
7 73 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
ko tělesa určená pro zkoušky statické-
ho modulu pružnosti.
Před samotným stanovením statické-
ho modulu pružnosti bylo provedeno
určení dynamických modulů pružnosti
všech těles ultrazvukovou a rezonanč-
ní metodou dle norem [22] a [23]. Zku-
šební tělesa byla poté rozdělena do tří
skupin po osmi kusech tak, aby prů-
měrná hodnota dynamických modulů
pružnosti v každé skupině byla přibliž-
ně stejná. Tímto způsobem bylo mi-
nimalizováno riziko ovlivnění výsledků
zkoušek rozdílností kvality zkušebních
těles. Na válcích první skupiny byl sta-
tický modul pružnosti určen podle [19],
na zkušebních tělesech druhé sku-
piny podle metody A popsané v [20]
a zbylých osm válců bylo odzkouše-
no dle metody B normy [20]. Ve všech
případech byla délka měřící základ-
ny 150 mm. Výsledky zkoušek dyna-
mických i statických modulů pružnos-
ti jsou uvedeny v tab. 2. Grafické zná-
zornění statických modulů pružnos-
ti prostřednictvím krabicového diagra-
mu je uvedeno na obr. 4.
Prvním krokem statistického vyhod-
nocení výsledků zkoušek bylo testo-
vání normality dat. Všechny sady vý-
sledků těmto testům vyhověly. Statis-
tickým testem ANOVA (analýza rozpty-
lu) byla prověřena hypotéza o rovnosti
středních hodnot modulů pružnosti zjiš-
těných třemi zmiňovanými zkušebními
postupy. Rovnost středních hodnot byla
zamítnuta na hladině významnosti 0,05.
Dále byly porovnány výsledky zkou-
šek provedených metodou [19] a me-
todou B z normy [20] dvouvýběro-
vým t-testem. Na hladině významnos-
ti 0,05 nebyla zamítnuta rovnost střed-
ních hodnot těchto dvou sad výsledků
zkoušek. Oproti tomu byla zamítnu-
ta rovnost středních hodnot výsledků
zkoušek zjištěných metodou A z nor-
my [20] a ostatními posuzovanými me-
todami.
Norma [20] neuvádí zcela přesně
okamžik, v kterém se má provést ode-
čet síly (napětí) a deformace (poměr-
Tab. 2 Výsledky zkoušek statického modulu pružnosti stanoveného
různými postupy. Červeně jsou označeny odlehlé hodnoty, které nejsou
zahrnuty do výpočtů ❚ Tab. 2 Measurement values of dynamic and
static secant modulus of elasticity determined by different procedures.
The outliers are marked by red colour and are excluded from the
calculations
Zkušební
postup
Označení
vzorku
Modul pružnosti
[MPa]
Pevnost
v tlaku
[MPa]
Ecu EcrL Ecrf Ec (Ec,s) fc,cyl
ČS
N IS
O 6
784
1 42 800 40 490 42 480 30 800 59,5
2 42 890 40 690 42 990 31 600 61
3 43 390 41 160 43 580 31 200 62,9
4 42 110 39 610 42 000 30 500 57,4
8 43 050 41 210 43 790 31 600 62
10 42 790 40 100 42 270 31 100 59,2
12 42 490 40 700 43 340 30 900 61,3
21 41 830 39 970 42 540 30 800 60,1
Průměr [MPa] 42 700 40 500 42 900 31 100 60,4
Výb. sm. odch. [MPa] 506 567 651 393 1,8
Variační koef. [%] 1,19 1,40 1,52 1,26 2,92
ČS
N E
N 1
2390
-13,
met
oda
A
5 42 110 39 530 41 910 33 200 58,8
6 42 920 40 510 43 340 33 600 61,8
9 42 680 40 450 42 770 33 400 60,2
11 43 040 41 460 43 300 34 400 62,6
14 42 310 40 390 42 510 33 100 60,7
16 42 010 39 900 42 610 33 300 59,9
18 43 530 41 070 44 210 34 300 63,2
23 42 720 40 420 42 920 33 600 61,1
Průměr [MPa] 42 700 40 500 42 900 33 600 61
Výb. sm. odch. [MPa] 510 605 685 488 1,5
Variační koef. [%] 1,19 1,49 1,60 1,45 2,4
ČS
N E
N 1
2390
-13,
met
oda
B
13 42 320 39 850 42 020 30 700 59,6
15 43 100 41 240 43 910 31 700 61,8
17 43 130 41 140 44 070 31 600 61
19 41 550 39 250 41 180 30 500 47
20 42 950 40 490 42 720 31 900 60,8
22 43 180 41 130 43 330 32 400 63,3
24 42 780 40 620 42 940 31 100 59
25 42 660 40 200 42 690 31 500 60,3
Průměr [MPa] 42 700 40 500 42 900 31 600 60,8
Výb. sm. odch. [MPa] 549 701 954 547 1,4
Variační koef. [%] 1,29 1,73 2,22 1,73 2,36
30000
31000
32000
33000
34000
35000
ČSN ISO 6784
Sta
tický
mod
ul p
ružn
osti
[MP
a]
ČSN EN 12390-13,metoda A
ČSN EN 12390-13,metoda B
Obr. 1 Grafické znázornění reálného průběhu zatěžovací síly
a deformace – ČSN ISO 6784 ❚ Fig. 1 Graphic representation
of the force and deformation – ČSN ISO 6784 [19]
Obr. 2 Grafické znázornění reálného průběhu zatěžovací síly
a deformace – ČSN EN 12390-13: Metoda A ❚ Fig. 2 Graphic
representation of the force and deformation – ČSN EN 12390-13:
Method A [20]
Obr. 3 Grafické znázornění reálného průběhu zatěžovací síly
a deformace – ČSN EN 12390-13, metoda B ❚ Fig. 3 Graphic
representation of the force and deformation – ČSN EN 12390-13:
Method B [20]
Obr. 4 Krabicové grafy výsledků zkoušek statického modulu pružnosti
stanoveného podle ČSN ISO 6784 a ČSN EN 12390-13
❚ Fig. 4 Box plot of measurement values of secant modulus
of elasticity determined according to ČSN ISO 6784 [19] and ČSN
EN 12390-13 [20]
4Tab. 1 Receptura použitého betonu ❚ Tab. 1 Composition
of used concrete
Složka Množství [[kg/m3]
Kamenivo 0–4 mm 952
Kamenivo 4–8 mm 190
Kamenivo 8–16 mm 707
Cement 42,5 R 305
Voda 185
Superplastifikátor 0,76
7 8 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
ného přetvoření) pro stanovení počá-
tečního modulu pružnosti Ec,0. Obr. 5
ukazuje, že nárůst deformace při kon-
stantním zatížení po dobu 15 s není
zanedbatelný. Rozdíl ve změně defor-
mace je v tomto případě až 0,005 mm,
což odpovídá poměrnému přetvoření
33,3 μm/m.
Rozdíly ve stanovení statického mo-
dulu pružnosti jsou uvedeny v tab. 3.
Zde můžeme vidět, že rozdílný oka-
mžik stanovení hodnoty Ec,0 zname-
ná v průměru změnu modulu pruž-
nosti až o 1 500 MPa, což rozhodně
není zanedbatelná hodnota. Statistic-
ké vyhodnocení těchto rozdílů ukáza-
lo, že se nejedná pouze o změny způ-
sobené zkušebními tělesy, ale že roz-
díl v hodnotách modulu pružnosti je
statisticky významný na hladině vý-
znamnosti 0,05.
ZÁVĚR
Z výsledků provedeného experimentu
a důkladného prostudování normy [20]
vyplývají následující závěry.
Stanovení statického modulu pruž-
200 220 240 260 280
0
100
200
300
400S
íla [k
N]
0
0.04
0.08
0.12
Def
orm
ace
[mm
]
Síla
Deformace
0.031
0.033
0.0940.097
Obr. 5 Ukázka nárůstu deformace při konstantní síle – měření podle
ČSN EN 12390-13, metoda A [20] ❚ Fig. 5 Preview of the increase
of deformation under constant force – measurement according to ČSN
EN 12390-13: method A [20]
Tab. 3 Výsledky zkoušek počátečního sečnového statického modulu
pružnosti v závislosti na způsobu odečtu deformací ❚
Tab. 3 Measurement values of initial secant modulus of elasticity
according to strain of the reading
Označení tělesa
Způsob stanovení Ec,0 [MPa]
I. II. III. IV.
13 29 300 28 300 29 600 28 600
15 30 000 28 700 30 300 28 900
17 29 400 28 300 29 700 28 500
19 30 800 29 400 31 100 29 700
20 29 200 28 100 29 500 28 300
22 29 800 28 500 30 000 28 600
24 30 600 29 200 30 900 29 500
25 29 500 28 600 29 700 28 900
Průměr [MPa] 29 800 28 600 30 100 28 900
Výb. sm. odchylka [MPa] 602 453 612 492
Variační koef. [%] 2,02 1,59 2,03 1,7
Literatura:
[1] Aïtcin P.-C.: Vysokohodnotný beton. Český překlad Bílek V.,
vydání 1., Praha: ČKAIT, 2005, ISBN 80-86769-39-9
[2] Navrátil J.: Předpjaté betonové konstrukce. Vydání 2., Brno:
CERM, 2008, ISBN 978-80-7204-561-7
[3] Huňka P., Kolísko J., Řeháček S., Vokáč M.: Zkušební a technolo-
gické vlivy na modul pružnosti betonu – rekapitulace, Beton TKS
4/2012, s. 62–67, ISSN: 12133116
[4] Mitrenga P.: Vliv hrubého kameniva na hodnoty modulů pružnosti
betonu. Disertační práce, Stavební fakulta VUT v Brně, 2011
[5] Cikrle P., Bílek V.: Modul pružnosti vysokopevných betonů
různého složení, Beton TKS 5/2010, s. 40–44, ISSN: 12133116
[6] Kocáb D., Cikrle P., Adámek J., Pospíchal O.: Vliv provzdušnění
na modul pružnosti mostního betonu, Sb. 9. konf. Technologie
betonu 2010, Pardubice: ČBS Servis, s. r. o., 2010, s. 16–21,
ISBN: 978-80-87158-23-4
[7] Vymazal T., Žalud O., Misák P., Kucharczyková B., Janoušek P.:
Vliv obsahu vzduchu ve ztvrdlém provzdušněném betonu na hod-
notu statického modulu pružnosti a pevnosti v tlaku stanovené
NDT metodami, Beton TKS 4/2011, s. 73–75,
ISSN: 12133116
[8] Cikrle P., Kocáb D., Pospíchal O.: Zkoušení betonu ultrazvukovou
impulsovou metodou, Beton TKS 3/2013, s. 74–79,
ISSN: 12133116
[9] Kocáb D., Cikrle P., Zahrada J.: Vliv ošetřování mostního betonu
na modul pružnosti, Sborník konference Zkoušení a jakost
ve stavebnictví 2009, Brno: VUT v Brně, 2009, s. 141–148,
ISBN: 978-80-87158-23-4
[10] Reiterman P., Huňka P., Kolář K.: Vliv způsobu ošetřování
na dlouhodobý vývoj modulu pružnosti. Sborník konference
17. Betonářské dny 2010, Hradec Králové: ČBS Servis, s. r. o.,
2010, s. 425–428, ISBN: 978-80-87158-28-9
[11] Huňka P., Kolísko J.: Studium vlivu tvaru, velikosti a způsobu
přípravy zkušebního tělesa na výsledek zkoušky statického modu-
lu pružnosti betonu v tlaku, Beton TKS 1/2011, s. 69–71, ISSN:
12133116
[12] ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí –
Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby, ČNI 2006
[13] Collepardi M.: Moderní beton. Český překlad Bílek V., vydání 1.,
Praha: ČKAIT, 2009, ISBN 978-80-87093-75-7
[14] Cikrle P., Pospíchal O.: Nový způsob stanovení mrazuvzdornosti
betonu s využitím metod pro sledování poruch struktury, Beton
TKS 3/2011, s. 56–61, ISSN: 12133116
[15] Lu X., Sun Q., Feng W., Tian J.: Evaluation of dynamic modulus
of elasticity of concrete using impact-echo method, Construction
and Building Materials 47, Elsevier, 2013, s. 231–239,
ISSN: 0950-0618
[16] Cikrle P., Kocáb D.: Dynamické a statické moduly pružnosti beto-
nu. Sborník konference Zkoušení a jakost ve stavebnictví 2013,
Brno: VUT v Brně, 2013, s. 156–165, ISBN: 978-80-214-4777-6
[17] ČSN 73 6174 Stanovení modulu pružnosti a přetvárnosti betonu
ze zkoušky v tahu ohybem, ČNI 1994
[18] Huňka P.: Sledování růstu modulu pružnosti vysokohodnotného
betonu, Diplomová práce, 2006, Stavební fakulta VUT v Brně
[19] ČSN ISO 6784 Beton. Stanovení statického modulu pružnosti
v tlaku, ČNI 1993
[20] ČSN EN 12390-13 Zkoušení ztvrdlého betonu – Část 13:
Stanovení sečnového modulu pružnosti v tlaku, ČNI 2014
[21] ČSN 73 1373 Nedestruktivní zkoušení betonu – Tvrdoměrné
metody zkoušení betonu, ČNI 2011
[22] ČSN 73 1371 Nedestruktivní zkoušení betonu – Ultrazvuková
impulzová metoda zkoušení betonu, ČNI 2011
[23] ČSN 73 1372 Nedestruktivní zkoušení betonu – Rezonanční
metoda zkoušení betonu, ČNI 2012
5
7 93 / 2 0 1 4 ❚ t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e • B E T O N
N O R M Y • J A K O S T • C E R T I F I K A C E ❚ S T A N D A R D S • Q U A L I T Y • C E R T I F I C A T I O N
nosti podle metody A v [20] vede
k nadhodnocení této veličiny opro-
ti metodě B a postupům uvedeným
v normě [19].
Výsledky zkoušek statického modu-
lu pružnosti provedených podle [19]
a [20] metodou B nenaznačují statis-
ticky významné rozdíly. Můžeme tedy
říci, že výsledky zkoušek jsou vzájem-
ně srovnatelné.
Nová norma [20] obsahuje několik
nejasností, které umožňují různé inter-
pretace:
• Podle autorů článku by bylo vhod-
né přesně vymezit dobu (okamžik
v zatěžovacích cyklech), kdy odečítat
hodnoty vstupující do výpočtu Ec,0
a Ec,s, protože mezi textem a obráz-
kem v normě [20] jsou rozpory.
• Bylo by rovněž příhodné, aby nor-
ma přesně definovala dobu, po kte-
rou jsou jednotlivé hladiny zatížení dr-
ženy. Informace, že tato doba nemá
přesáhnout 20 s, je nedostatečná
a může vést k různým interpretacím
a odlišným výsledkům. Výše je uve-
den důkaz, že i rozdíl v délce držení
zatížení 15 s je pro výpočet modulu
pružnosti zásadní. Podle autorů člán-
ku obecně platí, že pokud předpis
umožňuje ovlivnit zkušební postup
volbou různého nastavení parame-
trů, dochází k negativnímu ovlivně-
ní reprodukovatelnosti výsledků zku-
šební metody, a tím se snižuje vypo-
vídací schopnost výsledků.
• V normě [20] zcela chybí údaje o sho-
dě výsledků zkoušek, tedy opakova-
telnost a reprodukovatelnost.
• V normě není dostatečně vysvětlen
pojem počáteční modul pružnos-
ti Ec,0. V poznámce je uvedeno, že
rozdíl mezi Ec,0 a Ec,s může naznačo-
vat náchylnost betonu ke vzniku mi-
krotrhlin při vnesení napětí či při já-
drovém vrtání. Tato informace je vel-
mi vágní, a pokud nebude upřesně-
na, je téměř zbytečná. Otázkou také
je, zda místo rozdílu mezi počáteč-
ním a ustáleným modulem pružnosti
by nebylo smysluplnější hovořit o po-
měru mezi počátečním a ustáleným
modulem pružnosti.
• Autoři dále spatřují problém nové
normy [20] při zkoušení betonů s níz-
kou pevností v tlaku (např. beton
v rané fázi tvrdnutí). Norma [19] ten-
to problém (beton s nižší pevností
v tlaku než 15 MPa) řeší snížením zá-
kladního napětí z hodnoty 0,5 MPa
na hodnotu 1/30 fc. Norma [20] nic
podobného neumožňuje a zvolit op-
timálně tři hladiny napětí u meto-
dy A pro beton s pevností v tlaku
10 MPa bude téměř nemožné.
• Vzhledem k tomu, že všechny v sou-
časnosti platné předpisy pro navrho-
vání betonových konstrukcí udávají
hodnotu statického sečnového mo-
dulu pružnosti betonu v tlaku stano-
venou při zatížení 0,4 fc, zdá se ne-
pochopitelné, že horní mez zatěžova-
cích cyklů zůstává v [20] definována
hodnotou 1/3 fc.
Jak bylo na základě výsledků prove-
deného experimentu prokázáno, hod-
noty statického modulu pružnosti se
výrazně liší v závislosti na použité zku-
šební metodě. Proto je nezbytné, aby
při požadavku na statický modul pruž-
nosti ze strany projektanta byl přesně
definován zkušební postup, podle kte-
rého má být statický modul pružnos-
ti určen.
Pro zajímavost je možné podotknout,
že tento příspěvek je psán na konci
dubna 2014, a ačkoliv je norma [20]
platná již tři měsíce, její text je stále
pouze v angličtině.
Příspěvek vznikl za podpory GAČR 13-18870S
„Hodnocení a predikce trvanlivosti povrchové
vrstvy betonu“.
Ing. Dalibor Kocáb
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 811
Ing. Petr Misák
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 831
Ing. Petr Cikrle, Ph.D.
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 814
Ing. Tereza Komárková
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 830
Ing. et Ing. Bronislava Moravcová
e-mail: [email protected]
tel.: 541 147 828
všichni: VUT v Brně
Fakulta stavební
Ústav stavebního zkušebnictví
FAILURES IN CONCRETE STRUCTURES: CASE STUDIES IN REINFORCED
AND PRESTRESSED CONCRETE
Robin Whittle
Některá ponaučení je možné získat pouze z chyb, ale je mnohem levnější poučit se z chyb někoho ji-ného, než ze svých vlastních. Robin Whittle vycházel při psaní knihy Failures in Concrete Structures: Case Studies in Reinforced and Prestressed Concrete ze své více než padesátileté praxe a zkušeností z práce s betonovými konstrukcemi.
První a největší část knihy popisuje historii řady pří-padů, kde se vyskytly problémy s betonovými kon-strukcemi. Každý případ je analyzován, je nalezena příčina problému a navrženo řešení, jak mu bylo mož-né předejít. Dále je ukázáno, jaké obtíže mohou způ-sobit nedostatky a pochybení v konstrukčním mode-lování vzniklé během zpracování projektu, jestliže ne-jsou objeveny před předáním konstrukce. Kromě to-ho je v knize ukázáno, jak smluvní podmínky mohou vést k problémům nebo naopak k zabránění jejich vzniku v návrhovém a stavebním procesu. V závě-ru knihy je zdůrazněna důležitost výzkumu a vývo-je v prevenci poruch.
Určením rozdílů mezi falešným šetřením a skutečně efektivními úspo-rami, tato kniha nabízí okamžité úspory, které se nestanou z hledis-
ka dlouhodobého užívání konstrukce zbytečnými vý-daji. Pokud navrhujete nebo stavíte betonové kon-strukce a chcete se vyhnout problémům, které by mohly stavbu prodražit nebo zkomplikovat její dal-ší vývoj, bude pro vás kniha neocenitelným zdrojem informací:• poskytuje cenné rady a doporučení pro řešení
technických chyb pro stavební inženýry,• je napsána respektovaným a velice zkušeným pro-
fesionálem,• zahrnuje chyby při návrhu průvlaků, obloukových
stropních konstrukcí, předepjatých schodišť, plo-voucích pontonů, předepjatých sloupů…
• popisuje problémy, způsobené chybami v kon-strukčním modelování (modely tuhých spojů, odhad mezních hodnot ad.),
• na příkladech ukazuje nesprávné použití norem, nedostatečný odhad kritické kombinace zatížení a nedostatečné pochopení vlastností materiálů.
Vydavatelství CRC Press, 2012
148 stran, 166 ilustrací, anglicky
ISBN 9780415567015
Pevná vazba, $ 110
SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA
8 0 B E T O N • t e c h n o l o g i e • k o n s t r u k c e • s a n a c e ❚ 3 / 2 0 1 4
SEMINÁŘE, KONFERENCE A SYMPOZIA V ČR
CONCRETE ROADS 2014
12. mezinárodní sympoziumTermín a místo konání: 23. až 26. září 2014, Clarion Congress Hotel Praha• Sustainable pavements• Solutions for urban areas• Design and construction• Maintenance and rehabilitationKontakt: e-mail: [email protected], www.concreteroads2014.org
CCC 2014
10. Středoevropský
betonářský kongresTermín a místo konání: 1. a 2. října 2014, Liberec• New projects in Central European
infrastructure network• Concrete structures corresponding to present-day
economic conditions• Advanced structural systems and technologies in
buildings, industrial and water construction• Affordable and energy saving concrete buildings• Concrete and hybrid structures successfully
integrated into environment • Worthwhile impulses from outside the Central
European regionKontakt: www.cbsbeton.eu
21. BETONÁŘSKÉ DNY 2014
Konference s mezinárodní účastíTermín a místo konání: 26. a 27. listopadu 2014, Hradec KrálovéKontakt: www.cbsbeton.eu
ZAHRANIČNÍ KONFERENCE A SYMPOZIA
ANALYTICAL MODELS AND NEW CONCEPTS IN CONCRETE AND MASONRY STRUCTURES – AMCM 2014
8. mezinárodní konference Termín a místo konání: 16. až 18. června 2014, Wroclaw, PolskoKontakt: www.amcm2014.pwr.wroc.pl
PH.D. SYMPOZIUM IN CIVIL ENGINEERING
10. fib mezinárodní
Ph.D. sympoziumTermín a místo konání: 21. až 23. července 2014, Quebec, Kanada• Structural analysis and design• Innovative structural systems• Advanced materials• Sustainability and cost efficiency• Strengthening and repair• Monitoring• Non-Destructive testing• DurabilityKontakt: www.fib-phd.ulaval.ca
FRC: FROM DESIGN TO STRUCTURAL APPLICATION
2. mezinárodní FRC workshop
(1. aci-fib joint workshop)Termín a místo konání: 24. až 25. července 2014, Montreal, Quebec, Kanada• Design specifications for structural applications• Structural applications• Non structural and underground elementsKontakt: www.polymtl.ca/frc2014
NORDIC CONCRETE RESEARCH
22. mezinárodní sympozium Termín a místo konání: 13. až 15. srpna 2014, Reykjavik, Island• Rheology, Self compacting concrete, Admixtures,
Mix design, Modeling, Sustainability, Aggregates, Additives, Carbonation, Chlorides, Corrosion, Use of fibres, Structural behaviour, Shrinkage and cracking, Testing and durability
Kontakt: www.nordicconcrete.net
CONCRETE SOLUTION5. mezinárodní konferenceTermín a místo konání: 1. až 3. září 2014, Belfast, Severní Irsko• Patch Repair• Electrochemical Repair• Strengthening Materials and techniques/Repair
with Composites • Surface Protection Methods and Materials• Repair of Fire Damage• NDT and Diagnosis of Problems • Repair and Preservation of Heritage Structures,
Roman cement• Service Life Modelling• Whole Life Costing• Risk Management • Case StudiesKontakt: www.concrete-solutions.info
ENGINEERING FOR PROGRESS, NATURE AND PEOPLE37. IABSE sympoziumTermín a místo konání: 3. až 5. září 2014, Madrid, Španělsko• Innovative design concepts • Sustainable infrastructures• Major projects and innovative structures and
materials• Analysis• Forensic structural engineering• Construction• Operation, maintenance, monitoring,
instrumentation • Education and ethics• Cooperation and development projectsKontakt: www.iabse.org/madrid2014
APPLICATION OF SUPERABSORBENT POLYMERS AND OTHER NEW ADMIXTURES IN CONCRETE CONSTRUCTIONMezinárodní konferenceTermín a místo konání: 14. až 17. září 2014, TU Drážďany, Německo• Rheology• Shrinkage and shrinkage-induced cracking• Mechanical properties• Durability,• Chemical and further approaches to characterize
the working mechanisms and improve their performance
Kontakt: e-mail: [email protected]
INNOVATION & UTILIZATION OF HPC10. mezinárodní sympoziumTermín a místo konání: 15. až 18. září 2014, Peking, Čína• Concrete durability• SCC, FRC, UHPC• Seismic design and construction• Concrete sustainabilityKontakt: www.hpc-2014.com
CONFERENCE OF ASIAN CONCRETE FEDERATION6. mezinárodní konferenceTermín a místo konání: 21. až 24. září, Seoul, Korea• Concrete structures• Concrete materials and technologies• Maintenance, monitoring, repair and strengthening • Sustainability • Construction and engineering • Recent research and related topics Kontakt: www.acf2014.kr
BETONÁRSKE DNI 201410. konference
společně s
BETÓN NA 4. fib KONGRESE A VÝSTAVE V BOMBAJI Postkongresové kolokviumTermín a místo konání: 23. až 24. října 2014, Bratislava, Slovensko • Betónové a murované konštrukcie
• Betónové mosty a tunely
• Spriahnuté betónové a oceľobetónové konštrukcie
• Rekonštrukcie a zosilňovanie konštrukcií a mostov
• Nové materiály a technológie
• Navrhovanie a modelovanie betónových konštrukcií
• Certifikácia, skúšobníctvo a monitorovanie
• Sanácia a revitalizácia pamiatkových stavieb
• Normy, legislatíva a PPP projekty
Kontakt: www.betonarskedni.sk
CONSTRUCTION MATERIALS AND STRUCTURES – ICCMATS 2014
Mezinárodní konferenceTermín a místo konání: 24. až 26. listopadu 2014,
Johannesburg, Jižní Afrika
• Materials and characterisation
• Performance and service life of structures
• Durability of construction materials
• Sustainability and the environment
Kontakt: http://iccmats-uj.co.za/
ELEGANCE IN STRUCTURE
IABSE konferenceTermín a místo konání:
13. až 15. května 2015, Nara,
Japonsko
• Elegant structures and aesthetic design
• Historical structures
• New application of materials to structure
• Innovations of analysis, design, and construction
• Smart solutions to mitigate natural disasters
• New technological advances on sustainability
• New structural form
Kontakt: www.iabse.org/Nara2015
CONCRETE – INNOVATION AND DESIGNfib symposiumTermín a místo konání:
18. až 20. května 2015, Kodaň, Dánsko
• Civil works
• Conservation of structures
• Innovation in buildings, new material and structures
• Analysis and design, modeling of concrete
• Life cycle design
• Safety and reliability
Kontakt: www.fibcopenhagen2015.dk
NANOTECHNOLOGY IN CONSTRUCTION – NICOM55. mezinárodní symposiumTermín a místo konání: 24. až 26. května 2015,
Chicago, USA
Kontakt: www.nicom5.org
CONCRETE REPAIR, REHABILITATION AND RETROFITTING – ICCRRR 2015
4. mezinárodní konferenceTermín a místo konání: 5. až 7. října 2015,
Liepzig, Německo
Kontakt: e-mail: [email protected]
CONCRETE SPALING DUE TO FIRE EXPOSURE4. mezinárodní workshopTermín a místo konání: 8. až 9. října 2015,
Liepzig, Německo
Kontakt: e-mail: [email protected]
fib SYMPOSIUMTermín a místo konání:
21. až 23. listopadu 2016,
Cape Town, Jižní Afrika
Kontakt: bude oznámen
fib SYMPOSIUMTermín a místo konání:
13. až 17. června 2017,
Maastricht, Nizozemsko
Kontakt: bude oznámen
fib CONGRESS 2018Termín a místo konání:
6. až 12. října 2018, Melbourne,
Austrálie
Kontakt: www.fibcongress2018.com
A K T U A L I T Y ❚ T O P I C A L S U B J E C T S
I TADY MŮŽE BÝT VAŠE INZERCE !
P Ř Í J E M I N Z E R C E ❚Beton TKS, s. r. o., Na Zámecké 9, 140 00 Praha 4
tel.: 604 237 681, e-mail: [email protected]
C E N Í K ❚
Ceny jsou uvedeny bez DPH.
Způsob placení: inzerce a PR články jsou placeny na základě faktury vystavené po jejich vytištění v časopise.
Klient obdrží současně s fakturou dva výtisky časopisu, v případě záj mu lze přiobjednat větší množství.
S L E V Y : při opakování inzerátu v rámci ročníku . . . . . . . . . . . . . . . . . -10 %
pro členy SVC ČR, SVB ČR, ČBS ČSSI a SSBK . . . . . . . . -15 %
Jiné možnosti či kombinace po dohodě s redakcí.
Při objednání fi remní prezentace
do konce ledna další sleva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . -10 %
P Ř I R Á Ž K Y :přesné umístění . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +10 %
grafi cké zpracování . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . +10 %
Formát Umístění Cena v Kč
A4 4. strana obálky 80 000,-
A4 3. strana obálky 50 000,-
A4 vnitřní strana 35 000,-
1/2 A4 vnitřní půlstrana (na šířku / na výšku) 20 000,-
1/3 A4 vnitřní třetina strany (na šířku / na výšku) 15 000,-
1/4 A4 vnitřní čtvrtstrana (na šířku / na výšku) 12 000,-
1/8 A4 inzerát nebo tisková zpráva 8 000,-
propagační článek – za každou celou stranu 30 000,-
vklad vlastních propagačních materiálů 8 000,-
F O R M Á T Y ❚
1/3 A4
71,7 x 259 mm
1/3 A4vpravo
na spad
56,7 x 259 mm
1/3 A4
1/3 A4vpravo
na spad
195 x 86,5 mm
1/3 A4
180 x 86,5 mm
1/4 A4
1/8 A4
102,5 x 127,5 mm
1/4 A4vpravo
na spad
87,5 x 127,5 mm
1/8 A4vpravo
na spad
1/4 A4
102,5 x 65,8 mm
1/8 A4
87,5 x 65,8 mm
1/2 A4
102,5 x 259 mm
1/2 A4vpravo
na spad
87,5 x 259 mm
1/2 A4
1/2 A4vpravo
na spad
195 x 127,5 mm
1/2 A4
180 x 127,5 mm
A4
210 x 297 mm
FORMÁT A4
čistý formát210 x 297mm
(po ořezu)+ spad 5 mm
A4vpravo
na spad
195 x 259 mm
A4
180 x 259 mm
rozměry všech inzerátů
jsou čisté (po ořezu)+ na spad
je třeba přidat dalších 5 mm
www.cbsbeton.eu/ccc2014
Concrete Off ers for Period of Economic RecoveryFinal Invitation
CCC 2014 / Final Invitation
LIBEREC C C C M E M B E R C O U N T R I E S
1–2 October 2014
Liberec Regional Gallery, Liberec
Czech Republic
Host CCC AssociationCzech Concrete SocietyČeská betonářská společnost ČSSIwww.cbsbeton.eu
Central European Congress on Concrete Engineering
2014 The 10th Central European Congress on Concrete Engineering
CBS_10-CCC_inzerce_BETON.indd 1 29.5.14 15:34