Diagnostika a zosilnenie oporného múra

• Foto

Rozvoj výstavby aj do členitejšieho terénu a stiesnené podmienky mestskej zástavby si vynútili výstavbu oporných múrov, ako nevyhnutnej ochrany komunikácií so súčasnou potrebou znižovania objemu zemných prác. Oporným múrom sa zachytávajú účinky zemných tlakov, ako aj horné priťaženie od možného zaťaženia. Oporný múr je náročná inžinierska konštrukcia, ktorá má plniť svoju funkciu po dobu niekoľkých desiatok rokov, čo prirodzene kladie mimoriadne nároky na spoľahlivosť, bezpečnosť a kvalitu prevedenia. Predmetom diagnostiky a následného posúdenia bol nedokončený monolitický železobetónový uholníkový oporný múr na mestskom sídlisku.

POTREBA DIAGNOSTIKY
Účelom každej diagnostiky materiálu, prvku, časti konštrukcie resp. stavebného objektu ako celku je získať čo najviac informácií, ktoré by mali byť zužitkované ako podklady pre návrh sanačných opatrení. Problematika výberu vhodných metodík a postupov aplikovaných na diagnostické posúdenia samozrejme nie je uzavretá, podlieha vývoju v súlade s pokrokom v inštrumentalizácii a tiež v súlade s vývojom platnej normalizácie. Do diagnostickej praxe sa preto zavádzajú dostatočne presné skúšobné metódy, využívajúce pochopiteľne v zvýšenej miere podporu výpočtovej techniky a nových informačných technológií na spracovanie získaných súborov výsledkov [1].

Ako vyplýva z vyššie uvedených poznatkov, pri posudzovaní všetkých objektov ide o komplex špecifických činností vyžadujúcich interdisciplinárne znalosti od oblasti statiky a dynamiky stavebných konštrukcií, cez okruh skúšobníctva (skúšobné metódy a celková organizácia skúšania t.j. od posúdení in situ až po laboratórne skúšanie a vyhodnocovanie), cez znalosť noriem pre navrhovanie, zhotovovanie a skúšanie stavebných materiálov a konštrukcií. Normalizačná činnosť v súčasnosti je veľmi intenzívna v súvislosti so zjednocovaním všetkých predpisov v celej Európe.

Celkove je možné vysloviť tvrdenie, že úloha osoby resp. kolektívu vykonávajúceho diagnostický prieskum je skutočne náročná a zároveň vysoko zodpovedná obdobne ako pri diagnostikovaní zdravotného stavu človeka. V pozadí celého diania je totiž nielen zistenie skutkového stavu aj keď neživej matérie a prognóza ďalšieho vývoja jej kvality a použiteľnosti, no zároveň aj zabezpečenie po každej stránke zdravého a spoľahlivého prostredia pre užívateľa.

POPIS KONŠTRUKCIE
Diagnostika sa týka oporného múra na mestskom sídlisku, kde bol navrhnutý a čiastočne zrealizovaný (výstavba po etapách) monolitický železobetónový uholníkový oporný múr s odstupňovanou hrúbkou po výške steny (obr. 1). Odstupňovanie hrúbky steny bolo dané zvoleným technologickým postupom výstavby. Celková výška oporného múra je premenná a dosahuje maximálnu výšku 10 m. Základovú dosku – hrúbku a jej vyloženie nebudeme komentovať, nakoľko nebola predmetom analýzy. Použitý betón na oporný múr je triedy C16/20, oceľ 10 335 (J)

Pri výstavbe poslednej etapy steny a rímsy oporného múra sa zistilo, že nebolo ponechané dostatočné množstvo spojovacej nosnej výstuže na prepojenie (obr. 1). Toto zistenie viedlo investora k pohnútke preveriť daný stav a zistiť skutočný stav, množstvo a polohu nosnej oceľovej výstuže použitej v opornom múre. Rozhodujúca ťahová výstuž v opornom múre je vždy na vnútornej zasypanej strane steny oporného múra. Je potrebné zdôrazniť, že predmetný oporný múr bol zasypaný z vnútornej strany až po hornú viditeľnú hranu, preto nebolo možné preveriť komplexne projektovú dokumentáciu.

STAVEBNO-TECHNICKÝ PRIESKUM
Poskytnutá projektová dokumentácia bola takmer úplná. Po preštudovaní projektovej dokumentácie bolo rozhodnuté preveriť geometriu oporného múra, polohu a usporiadanie výstuže a ďalšie skutočnosti. Odkopanie zeminy z rubu oporného múra bolo urobené až po základ. Už počas odkopávania zeminy boli zistené viaceré rozdiely medzi poskytnutou projektovou dokumentáciou a skutočne prevedeným stavom. Základný rozdiel spočíval v tom, že stena oporného múra nebola odstupňovaná po výške, ale mala plynulú zmenu hrúbky, ako to vyplýva z obr. 2. Takáto zmena realizovaného diela oproti projektu však signalizovala, že tvar a dĺžky prútov nosnej výstuže v uvedenej projektovej dokumentácii nebude korešpondovať so skutočnosťou a ich statické pôsobenie bude iné.

Spoločným rysom metód diagnostiky musí byť predovšetkým jednoduchosť technického vybavenia, časová a priestorová nenáročnosť, spoľahlivosť a pokiaľ možno univerzálna použiteľnosť. Rovnako to má platiť pre nedeštruktívne ako aj deštruktívne vyšetrovania. Z prieskumu vyplynula potreba podrobného zdokumentovania polohy nosnej výstuže a preverenie pevnosti betónu. Polohu a priemer nosnej oceľovej výstuže skutočne použitej pri výstavbe oporného múra sme zisťovali švajčiarskym prístrojom PROFOMETER s hĺbkovou sondou. Skutočný – reálny stav bol zakreslený priamo na rubovej stene oporného múra (obr. 3) a dokumentovaný v požadovanej mierke s presným polohovaním a okótovaním.

ZOSILNENIE OPORNÉHO MÚRA
Zistený skutočný tvar a vystuženie realizovaného oporného múra sa významne líšil od projektovaného tvaru. Získané údaje boli podkladom pre statický prepočet oporného múra. Týmto prepočtom sa nepreukázala požadovaná únosnosť, preto bolo potrebné navrhnúť zosilnenie steny oporného múra. Pri zosilňovaní konštrukcií sa vychádza z predpokladov, pri ktorých sa vychádza zo zostatkových pretvorení po odľahčení. V rozkreslených stavoch napätí a pretvorení na obr. 4 je poukázané na možnú zostatkovú deformáciu po odľahčení. Pri zosilňovaní platí všeobecná zásada, aby sa samotná konštrukcia nezosilňovala pod zostatkovým napätím, ktoré by nepriaznivo vplývalo na celkovú napätosť konštrukcie. Ideálne riešenie je, ak sa podarí konštrukciu úplne odľahčiť. V našom prípade odkopaný oporný múr bol prakticky bez zaťaženia.

Tab. 1 – Návrhové pracovné diagramy betónu a ocele podľa EC 2 [3]

Zostatkovú deformáciu po odľahčení – odkopaní bolo možné zanedbať Pretvorenia, napätosť betónu a výstuže a rovnováhu síl v priereze si môžeme vyjadriť na základe obr. 4. V čase posudzovania stavby sme vychádzali zo základných predpokladov podľa [2]. V zmysle prechodu na sústavu noriem STN EN v nasledujúcich úvahách uvádzame označenia a vzťahy podľa Eurokódu 2 [3]. Tu sa vychádza pri výpočte medznej ohybovej odolnosti železobetónových prierezov z napätia v betóne v tlaku a napätia v betonárskej oceli z návrhových pracovných diagramov uvedených v tab. 1. Za predpokladu dosiahnutia medzného pomerného pretvorenia aspoň jedného z materiálov nastáva porušenie – ak v krajných vláknach betónu dosiahneme hodnotu , alebo v ťahovej výstuži hodnotu  = 0,01,pokiaľ neuvažujeme neobmedzený pracovný diagram ocele

V silovej podmienke môžeme uvažovať hodnotu  medznou hodnotou nakoľko

Moment odolnosti v podmienke spoľahlivosti bude zahŕňať silový účinok v pôvodnej a pridanej výstuži prenásobený príslušným ramenom .

Navrhnutá sanácia pozostávala zo zosilnenia steny oporného múra pomocou nastrelených kotiev, ku ktorým boli privarené oceľové prúty. Tieto tvorili pravidelnú sieť na očistenej rubovej strane steny oporného múra. Na obr. 5 je zdokumentovaná realizácia zosilnenia oporného múra.

Pri realizácií náročných inžinierskych stavebných konštrukcií je nutná technologická a pracovná disciplína vykonávania jednotlivých stavebných činnosti. Pri uvážení spoločenského a ekonomického významu, ktorý vyplýva z možných hmotných a spoločenských škôd spôsobených predčasným ukončením statickej spôsobilosti oporných múrov konštatujeme, že otázkam zabezpečenia kvality počas výstavby, otázkam spoľahlivosti a bezpečnosti takýchto stavebných konštrukcií je potrebné venovať neustále zvýšenú pozornosť. Týmto príkladom sme chceli poukázať na skutočnosť, že aj keď je projektová dokumentácia kompletná, nemusí byť v súlade s už čiastočne zrealizovaným stavebným dielom. Tento poznatok máme žiaľ z viacerých nedokončených stavieb. Po zosilnení a celkovom dokončení oporný múr spoľahlivo slúži svojmu účelu, ako je to zobrazené na obr. 6.

ZÁVER
Ak chceme odpovedať na otázku, ktorú si kladieme pri každej rekonštrukcii – čo so statikou? Potom môžeme zhrnúť poznatky a odporúčania aj z uvedeného príkladu do nasledujúcich bodov:

• Je nevyhnutné si overiť poskytnutú dokumentáciu.
• Ak je to potrebné, tak urobiť dôslednú diagnostiku konštrukcie.
• Tvorivo, nie paušálne pristupovať k návrhu sanácie.
• Zvážiť nové a pritom nezabúdať na osvedčené spôsoby sanácie, napr. vhodné sú kombinované spôsoby zosilňovania.
• Skontrolovať stavebné dielo tesne po sanácii.
• Odporúčame robiť kontroly zosilnenej konštrukcie s časovým odstupom.

LITERATÚRA:
[1] Priganc, S., Bahleda, F.: Diagnostika a zosilňovanie betónových prvkov, SvF TU 7/2005, Košice, ISBN 80-8073-339-2, s.124
[2] STN 73 1201 Navrhovanie betónových konštrukcií, 1986
[3] STN EN 1992-1-1 – Eurokód 2.: Navrhovanie betónových konštrukcií, Časť 1-1: Všeobecné pravidlá a pravidlá pre budovy, Júl 2006

doc. Ing. Sergej Priganc, PhD.

Je absolventom Stavebnej fakulty Vysokej školy technickej v Košiciach, študijný odbor Pozemné stavby. Od r. 2003 pôsobí na Stavebnej fakulte Technickej univerzity v Košiciach ako docent. Je členom viacerých profesijných organizácií a komisií, ako napr. TNK č. 74 – „Navrhovanie a zhotovovanie murovaných konštrukcií“, TNK č. 111 – „Uplatňovanie a používanie Eurokódov”, TNK č. 05 – „Navrhovanie betónových konštrukcií”, člen Vedeckej rady SvF a i. Profesne sa orientuje na diagnostiku a zosilňovanie betónových a murovaných konštrukcií. Je autorom početných publikácií doma i v zahraničí.

Diagnosis and reinforcement of a terrace wall
Incomplete structures can be a challenge for the designer to prove his professionalism rather than a routine. There are above all there are many unpleasant surprises which may occur with these structures. The article features an example of sequence of measures when assessing reconstruction and finishing of a terrace wall.

Autor

• Doc. Ing. Priganc Sergej Ph.D.