SANACE, REKONSTRUKCE A DIAGNOSTIKAJaroslav Mikula, Leonard Hobst / 44 VĚDA A VÝZKUM SLEDOVÁNÍ KVALITY BETONŮ PŘI EXTRÉMNÍM ZATÍŽENÍ Petr Štěpánek, Lubomír Vítek, Jaroslav

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


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


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


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


Předplatné (i starší výtisky): 602 839 429


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


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.


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



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



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


Súdržnosť výstuže vysoko

nad debnenímPoklep (akustické trasovanie) Odmeranie

Jadrový vývrt


Navŕtanie



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



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



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


tel.: +421 259 274 546

Ing. Vladimír Priechodský, PhD.

Centrálne laboratóriá SvF STU

Technická 5, 821 04 Bratislava


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?



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


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


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


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


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


❚ ARCHITECTURE WITHOUT

COMPROMISE – THE HISTORY

OF THE VELETRŽNÍ

PALÁC (GRAND

FAIR PALACE)

1 3



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



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



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



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



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



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



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


www.ngprague.cz

Ing. Václav Kučera, CSc.

TZÚS, s. p.


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



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



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



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



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



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



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



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



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



- 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



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


oba: City Work, s. r. o.

www.citywork.cz

Ing. Radim Hejný

Centroprojekt group, a. s.


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



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



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



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



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



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


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



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




60 57 C45/55


vrstvy [mm]

A B C priemer

5 6 7 6

Obsah chloridov


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



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




61 59 C45/55


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



61 59 C45/55


vrstvy [mm]

A B C priemer

2 3 3 3

Obsah chloridov


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



62 60 C50/60


vrstvy [mm]

A B C priemer

3 2 3 3

Obsah chloridov


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



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



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



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



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



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



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.


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



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



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



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



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


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


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



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



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



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



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.


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


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.


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



Radiation Shielding, Vol. II Shielding

Materials, International Atomic Energy

Agency Vienna, Springer-Verlag, Berlin,

Heidelberg, New York, 1975



Radiation Shielding, Vol. III Shield

Design and Engineering, International

Atomic Energy Agency Vienna,

Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg,

New York, 1970


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



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



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



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



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.



tel.: 541 147 836

Ing. Ondřej Anton, Ph.D.


tel.: 541 147 823

oba: VUT v Brně

Fakulta stavební, ÚSZK


www.fce.vutbr.cz

Ing. et Ing. Petr Bílek

VUT v Brně, ÚSI

Údolní 53, 602 00 Brno


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



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



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



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



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,


Za redakci Michal Števula,

člen výboru ČBS ČSSI,


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


Jiří Vích

tel.: 605 325 366


ČESKÁ BETONÁŘSKÁ SPOLEČNOST

– ČBS ČSSI V ROCE 2014 (redakční poznámka)

7 8



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


[email protected]

doc. Ing. Peter Makýš, PhD.

Stavebná fakulta STU


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


3. Nasiaknuté ľahké kamenivo, Beton TKS, Vol. 10, No. 3,



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


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,


[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,



10. Vnútorné ošetrovanie a elektrické charakteristiky betónu,

Beton TKS, Vol. 13, No. 6, Beton TKS, Praha, 2013


11. Laboratórna aplikácia parafínového nástreku, Beton TKS,




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-


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-


REŠERŠE ZE ZAHRANIČNÍCH ČASOPISŮ

AUTOGENNÍ SMRŠŤOVÁNÍ A JEHO MĚŘENÍ OD OKAMŽIKU

ULOŽENÍ BETONU ❚ AUTOGENOUS SHRINKAGE AND ITS

MEASUREMENT SINCE THE MOMENT OF CONCRETE CASTING



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-



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



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



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


tel: 541 147 865

prof. Ing. Ivailo Terzijski, CSc.


tel: 541 147 850

Ing. Jaroslav Kadlec


tel: 541 147 871

Ing. Lukáš Zvolánek


tel: 541 148 211

všichni: FAST VUT v Brně

Ústav betonových

a zděných konstrukcí


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


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



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



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



• 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



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.


tel.: +421 259 274 546

Ing. Katarína Gajdošová, PhD.


tel.: +421 259 274 382

oba: Katedra betónových konštrukcií a mostov

Stavebná fakulta STU 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


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.


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



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



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



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



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]


a deformace – ČSN EN 12390-13: Metoda A ❚ Fig. 2 Graphic

representation of the force and deformation – ČSN EN 12390-13:

Method A [20]


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



Cement 42,5 R 305

Voda 185

Superplastifikátor 0,76



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



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


tel.: 541 147 811

Ing. Petr Misák


tel.: 541 147 831

Ing. Petr Cikrle, Ph.D.


tel.: 541 147 814

Ing. Tereza Komárková


tel.: 541 147 830

Ing. et Ing. Bronislava Moravcová


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


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


CONCRETE SPALING DUE TO FIRE EXPOSURE4. mezinárodní workshopTermín a místo konání: 8. až 9. října 2015,

Liepzig, Německo


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


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

SANACE, REKONSTRUKCE A DIAGNOSTIKAJaroslav Mikula, Leonard Hobst / 44 VĚDA A VÝZKUM SLEDOVÁNÍ KVALITY BETONŮ PŘI EXTRÉMNÍM ZATÍŽENÍ Petr Štěpánek, Lubomír Vítek, Jaroslav

Documents