opravy nosných konstrukcí bývalého objektu vlněna

OPRAVY NOSNÝCH KONSTRUKCÍ BÝVALÉHO OBJEKTU
VLNĚNA BRNO
Jitka Maternová, Ondřej Fuciman, Zdeněk Bíza
Abstract
Reparation and reinforcement of broken parts of the reinforced concrete supporting structure
on 2nd till 4th floor of object factory building „A“ and „B“ former state company Vlnena in Brno.
ÚVOD
Budovy bývalého n.p. Vlněna se nalézají v těsné blízkosti městského jádra. Při rekonstrukci se
jednalo o úpravu části objektu z důvodu změny účelu využití objektu pro umístění dispozice
„fitness-centra“ do 3NP. Využití objektu bývalé tovární budovy se takto změní na společenské
centrum s prodejními plochami, plochami pro volný čas a kancelářskými prostory.
Hlavním cílem sanace zdiva mechanickou cestou je vytvoření nové hydroizolační clony ve vlhkém
zdivu pro ochranu stavby proti účinku kapilárního vzlínání. Je třeba tuto metodu provést tak, aby
měla stoprocentní účinnost, protože v tomto případě je zcela přerušen kapilární systém vzlínání
vlhkosti ve zdivu. Při provádění rekonstrukce a přestavby tohoto objektu se sanace řídila zejména
těmito předpisy:
• ČSN 73 0038 Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí při přestavbách
• ČSN P 73 0610 Hydroizolace staveb – Sanace vlhkého zdiva – Základní ustanovení.
• ČSN 73 1101 Zděné konstrukce
• ČSN 73 1201 Navrhování betonových konstrukcí
Vlhkost se vyskytuje ve stavebních konstrukcích ve formě vodní páry nebo vody, případně ledu.
Na materiály stavebních konstrukcí působí vlhkost velmi negativně, přičemž ve většině případů
degraduje jejich mechanické a tepelně-technické vlastnosti a snižuje jejich životnost. Podle povahy
stavebních materiálů a míry zavlhčení mohou být degradační změny vratné nebo trvalé.
V některých případech může dojít účinkem vysoké vlhkosti až k destrukci stavební konstrukce jako
celku. K většímu namáhání dochází v případě nevyužívání budovy (např. nevytápění). Část
problémů se automaticky odstraní s opětovným užíváním budovy.
Ing. Jitka Maternová, Ph.D.
VUT v Brně, Fakulta stavební
Veveří 95, 602 00 Brno
Tel.: 541147431, fax: 541240996, e-mail: [email protected]
Ing. Ondřej Fuciman, Ph.D.
VUT v Brně, Fakulta stavební
Veveří 95, 602 00 Brno
Tel.: 541147470, fax: 541240996, e-mail: [email protected]
Zdeněk Bíza
SASTA CZ, a.s
Houbalova 4, 628 00 Brno
Tel.: 544422351, fax: 544422369, e-mail: [email protected]
Při studiu otázek životnosti stavebních materiálů je důležitá role vlhkostního vlivu. Působení
vlhkosti na stavební materiály je dáno interakcí pórového systému stavebního materiálu s vlhkostí
prostředí, ve kterém se materiál nachází. Výsledný účinek je závislý na míře zvýšeného vlhkostního
obsahu ve struktuře materiálu. Ve většině případů způsobuje vlhkost nevratné změny ve struktuře
materiálu, rozdělení pórovitosti ve stavivu a znalost uspořádání pórového systému bývají často
klíčovými parametry pro posouzení míry účinku působících vlivů a odolnosti staviva.
Silikátové stavební materiály disponují většinou značným pórovým prostorem, který vytváří
transportní prostor pro vlhkost a také slouží k vlhkostní akumulaci. V době dostavby stavebního
díla obsahují zabudované materiály jisté počáteční množství vlhkosti, jejíž množství je přibližně
úměrné výrobní vlhkosti příslušných materiálů, a technologické vlhkosti, která závisí na způsobu
výstavby a prováděných technologiích. V době užívání konstrukce se dále připojují další vlhkostní
zdroje. Jedná se o srážkovou, zemní a technologickou vlhkost. Konečný vlhkostní stav materiálu
v konstrukci je podmíněn spolupůsobení těchto vlhkostních vlivů vůči schopnosti odvádění vlhkosti
ze stavebního díla.
Zdroje vlhkosti ve stavebních konstrukcích lze rozdělit:
• výrobní vlhkost
• technologická vlhkost
• zemní vlhkost
• srážková vlhkost
• provozní vlhkost
Negativní působení vlhkosti na změnu vlastností stavebních materiálů:
• změna tepelně technických vlastností
• biologická koroze
• změna mechanických vlastností
• koroze vlivem agresivních solí
• účinky mrazu
HISTORIE OBJEKTU
Objekty budov „A“ a „B“ se nacházejí na nároží ulic Přízová a Dornych, jako nárožní je situována
budova „B“, na kterou dále navazuje budova „C“ podél ulice Dornych. Stáří jednotlivých objektů je
prakticky shodné, protože vznikaly jako komplex továrních budov v letech 1922-1925. Všechny
objekty sloužily pro textilní průmysl. V objektech byly, až do ukončení výroby v roce 1996,
umístěny stavy pro tkaní látek, které vyvozovaly značné statické a dynamické zatížení na stavební
konstrukci, kdy podle vzpomínek pamětníků musely být spouštěny postupně, aby nedocházelo
k sladění pracovních otáček – frekvencí. Objekty byly stavěny v první polovině 20. let, z toho
vyplývá celá řada konstrukčních problémů, takže před rekonstrukcí byly nosné konstrukce,
po sedmdesátiletém užívání a minimální údržbě, téměř na pokraji životnosti.
POPIS OBEJKTU
V roce 1998 byly části všech objektů částečně rekonstruovány, jednalo se zejména o opravy sloupů
a stropů 1NP pro umístění prodejny Delvita. V současnosti je přízemí a 1NP objektu pronajímáno
k obchodním účelům.
Budova „A“ je šestipodlažním objektem, o půdorysných rozměrech 37 x 19 m. Nosnou konstrukcí
je železobetonový skelet se sedmi příčnými rámy o třech polích. Osová vzdálenost těchto rámů je
4,7 m, ale nad kanálem (původním náhonem řeky Svratky) je zdvojnásobena na 9,4 m (jeden rám je
vynechán). V příčném směru rámů je rozpětí vnitřního pole 9,0 m a krajního pole 4,5 – 4,9 m.
Konstrukční výšky jednotlivých podlaží jsou v rozpětí 5,2 m (přízemí) až 3,6 m (6NP).
Objekt budovy "B" byl postaven jako poslední až okolo roku 1925. Budova je šestipodlažním
objektem a skládá se ze dvou půdorysně odlišných částí - z části situované podél ulice Dornych
(hlavní část objektu), která je obdélníkového půdorysu (je tvořena nosným skeletem z pěti vnitřních
příčných rámů o třech polích) a z části nárožní, která je uspořádaná podle úhlu sevřeném ulicemi
Přízová a Dornych. Osová vzdálenost vnitřních rámů je 4,3 m. Konstrukční výšky podlaží jsou v
rozpětí 4,9 (přízemí) - 4,0 m (6NP).
Stropní konstrukce obou objektů je tvořena tenkou deskou většinou tl. 80 - 90 mm vynášenou
betonovými trámky umístěnými mezi příčnými průvlaky. Svislou nosnou konstrukcí jsou vnitřní
železobetonové sloupy v půdorysném tvaru osmiúhelníku v příčných rámech. Obvodové průčelní
sloupy mají obdélníkový průřez a spolu s parapety tvoří betonový plášť objektu s konstantními
průřezy po výšce objektu. Průvlaky a trámy stropní konstrukce v běžných podlažích jsou provedeny
s náběhy a rovněž deska okolo průvlaků lemujících velké rozpětí byla provedena s náběhy.
Obr. 1 – stav konstrukce před započetím prací
PRŮZKUM STÁVAJÍCÍHO OBJEKTU
Konstrukce objektu nebyla v dobrém stavu, protože stropní desky v jednotlivých podlažích byly
silně potrhané od účinků působení provozu strojního zařízení, stejně jako průvlaky a část stropních
trámů. Ve stropních deskách byly viditelné poměrně široké a časté trhliny a na několika místech
visel beton pouze na obnažených drátech betonářské výztuže. Zabudovaná betonářská výztuž
nebyla nadměrně napadena korozí.
Obr. 2 – narušení betonu na sloupech
KONSTRUKČNÍ ŘEŠENÍ OPRAVY
Stávající betonové sloupy byly zesíleny vyztuženou objímkou z torkretového betonu vyrobeného
mokrým způsobem tř. C20/25. K tomu bylo přistoupeno zejména s ohledem na tvar sanovaných
konstrukcí, kdy malá vzdálenost stříkací pistole umožní respektovat členitost stávající konstrukce,
požadavek omezení prašnosti a téměř nulový spad materiálu. Jako svislá výztuž byly použity
jednotlivé pruty žebírkové výztuže Ø R12 na rozích osmiúhelníku a procházející skrz tenkou
stropní desku. Svislá výztuž byla opatřena třmínkovou šroubovicí Ø EZ5,5. Vlastní torkretový
beton objímky má tl. 50 – 60 mm.
Sanace stávající stropní konstrukce spočívala v maximálním odlehčení stropní konstrukce
a následném zesílení přídavnou tahovou žebírkovou betonářskou výztuží se zakotvením v oblasti
podpor. Na spodních a bočních lících trámů a průvlaků byly provedeny rovněž torkretové betony
mokrým způsobem tř. C 25/30. Tuhost konstrukce je zvýšena jejím spřažením s novou betonovou
deskou tl. 90 mm – spřažení je realizováno adhezním můstkem (Sika MonoTop 610) na zdrsněném
povrchu původní betonové stropní desky a částečným využitím přídavné příčné smykové výztuže.
Na výrobu horní spřahující desky byl použit modifikovaný lehký konstrukční beton tř. LC 20/22
s hutnou strukturou (kamenivo Liapor 4-8, beton s objemovou hmotností do 1700 kg/m3).
Při provádění zesílení trámů a průvlaků bylo nutné odstranit veškeré narušené povrchové vrstvy
stávajících betonů - vzhledem k provozu v přízemi objektu a klimatickým podmínkám nebylo
možno použít pulzující vodní paprsek ani technologii opískování, ale veškeré úpravy musely být
provedeny plochými sekáči s použitím ručních elektrických lehkých bouracích kladiv s následným
opracováním pemrlicí a důsledným očištěním upraveného povrchu betonu od rozdrcených částí
cementového tmele a prachu.
Stropní trámy byly zesíleny přídavnou betonářskou výztuží při spodním líci. Přídavná třmínková
výztuž potom obepíná přídavnou spodní tahovou výztuž i výztuž doplněnou nad trámy i průvlaky
do spřahující betonové mazaniny.
Obr. 3 – armatura zesílení náběhů průvlaků a sloupů
Střední pole průvlaků je zesíleno změnou konstrukčního a statického působení, kdy každé střední
pole je podchyceno dvojicí volně vedených předpínacích lan typu MONOSTRAND Lp ø 15,5/1800
(popouštěné lano s protikorozní ochranou mazivem a v polyetylénovém plášti). Lana jsou vedena
volně pod spodním lícem průřezu a přes deviátory vyvedena, v místě počátku smykového náběhu
průvlaku, k hornímu líci stropní desky za sloupem. Tvarem lana je tak provedeno vzpěradlo, které
vnesením předepnutí odlehčuje střední pole průvlaku.
Vlastní betonáž spřahující desky musela být prováděna při použití spojovacího můstku podle zásady
„mokré do mokrého“ s hutněním vibrační lištou. Zároveň byla do spřahující desky k jejímu
hornímu líci vložena souvislá výztuž z KARI sítí AQ 80 (drát průměru 8 mm s oky 100 x 100 mm)
pro omezení smrštění a zabránění vytvoření smršťovacích trhlin. Stávající smykové trhliny
na trámech a průvlacích byly před provedením torkretových betonů opatřeny injektážními pakry
a po provedení povrchových vrstev zainjektovány epoxidovými pryskyřicemi EPOJET firmy
MAPEI. Mezerovité betony musely být opatrně vysekány a nahrazeny opravnou hmotou
z torkretového betonu tř. C20/25. V exponovaných částech nosníků byl povrch vyspraven
reprofilačními hmotami a v tělese stávajícího betonu provedena objemová injektáž z mikrocementů
(STABILCEM od firmy MAPEI). Olejové skvrny (pozůstatky dlouholetého provozu tkalcovských
stavů) byly potlačeny vypálením. Povrchy opravených betonových konstrukcí byly ještě upraveny
jemnozrnnou maltou na uzavření struktury povrchu betonu na sloupech, trámech a průvlacích.
Obr. 4 – kotevní oblast před betonáží železobetonové desky
ZÁVĚR
Z hlediska velikosti sanované konstrukce se jednalo o středně velký sanační zásah. V průběhu
sanačních prací bylo nutno řešit nově zjištěné skutečnosti o stávajících nosných železobetonových
konstrukcích a operativně reagovat na doplňující požadavky projektanta statiky.
Projektovou dokumentaci statické části vypracovala projekční kancelář JAPE Brno. Sanační práce
byly provedeny firmou SASTA CZ, a.s. v požadované kvalitě a při dodržení požadavku investora
na nenarušení provozu v přízemí objektu s velmi krátkou lhůtou výstavby.
Provedená sanace železobetonových konstrukcí postavených ve dvacátých letech v tehdejší kvalitě
litých betonů přispěla k záchraně historického průmyslového objektu.
Změna v užívání objektu se projevuje ve snížení zejména dynamických účinků na konstrukci. To se
promítne v prodloužení doby životnosti konstrukce, což je přínos projektu i provedené sanace
budovy.
Obr. 5 – železobetonová konstrukce po sanaci
LITERATURA
[1] Vlček, M., Moudrý, I., Novotný, M., Beneš, P., Maceková, V. Poruchy a rekonstrukce staveb.
ERA group, spol. s r.o., Brno, 2003. ISBN 80-86517-56-X
[2] Vlček, M., Beneš, P. Poruchy a rekonstrukce staveb II. ERA group, spol. s r.o., Brno, 2005.
ISBN 80-7366-013-X
[3] Šťastník S., Zach, J. Degradace stavebních materiálů a konstrukcí vlivem vlhkosti. Era 21, ERA
group, spol. s r.o., Brno, 2003. ISSN 1213-6212
[4] Bíza, Z. Oprava nosné konstrukce objektu Vlněna Brno (Trnitá 40), Sborník přednášek XV.
mezinárodní sympozium Sdružení pro sanace betonových konstrukcí, Brno, 2005
[5] Fuciman, O. Analýza vlhkostních procesů obalových konstrukcí, disertační práce. Brno, 2005
[6] ČSN 0038 – Zásady navrhování konstrukcí - Hodnocení existujících konstrukcí, 2005
[7] ČSN P 73 0610 – Hydroizolace staveb - Sanace vlhkého zdiva - Základní ustanovení, 2000
[8] ČSN EN 1996-1-2 – Navrhování zděných konstrukcí, 2005
[9] ČSN P ENV 1992-1-6 – Navrhování betonových konstrukcí, 1997