Historie bednicích systémů a nové informační modely BIM
Monolitická výstavba nebo práce s betonem je dnes součástí téměř každého stavebního projektu a spolu s nimi i bednění. V článku jsou uvedeny jednotlivé typy bednicích systémů s ohledem na vývoj, kterým prošly během necelých sta let. Pozornost je zaměřena i na prvky, jež do oblasti bednicí techniky přinesla digitalizace.
Monolitická výstavba nebo práce s betonem je dnes součástí téměř každého stavebního projektu. Beton se stal nedílnou součástí našich staveb – a spolu s ním i bednicí systémy. Dnes si nedovedeme představit realizace bez stavebnicových systémů pro vodorovné i svislé konstrukce, profesionálního plánování a třeba i elektronických pomocníků v rámci betonáže. Všechny tyto prvky dnes ke stavebnictví patří tak neodmyslitelně, jako by se používala odjakživa. Pravdou ale je, že systémová bednění začala vznikat až překvapivě nedávno. O to překotnějším vývojem ale prošla.
Před nástupem systémových bednění se na stavbách využívala výhradně bednění tesařská. Spotřeba řeziva ovšem byla enormní, obrátkovost a znuvupoužitelnost mizivá. Navíc se po roce 1945 objevil výrazný nedostatek materiálu, a to zejména v zemích ničivě zasažených válkou, kde bylo třeba stavby realizovat nejpalčivěji. To vše podnítilo zájem o vývoj a výrobu standardizovaných prvků, které by nedostatkové řezivo nahradily a zároveň umožnily vícenásobné použití.
Obr. 1 Na výstavbu skruže pro bednění mostu bylo dříve potřeba velké množství řeziva
Obr. 2 Historická ukázka tesařského bednění stěn
Obr. 3
Jako první řešení se ukázalo dobré nahradit prkna bednicího pláště deskami, nejprve s obyčejným povrchem, později se speciálně upravovanými povrchy pro lepší otisk a zejména snadnější odbedňování a opakovatelné nasazení. Takové desky začala dodávat například budoucí společnost Doka v roce 1956 pro výstavbu vodní elektrárny na Dunaji. Označení na zásilkách Donau Kraftwerk, zkratkou právě DOKW, později DOKA, dalo vzniknout názvu firmy, která se v následujících letech stala jedním z největších dodavatelů bednicí techniky na světě.
Spolu s inovacemi v rámci bednicího pláště se vyvíjela i jeho nosná konstrukce – hranoly byly postupně nahrazeny dřevěnými a ocelovými nosníky a bednicí desky získaly standardizované rozměry pro logické skládání. U bednění určeného pro stropní desky byly postupně podpěrné hranoly vytlačeny nastavitelnými stropními podpěrami jako je například stopní podpěra Eurex od firmy Doka. Ta sice nebyla prvním podobným výrobkem, ale díky inovacím, vedoucím zejména k odlehčení a snazšímu používání, se stala etalonem pro ostatní výrobce.
Postupně se tak vytvořil ucelený systém nosníkového stropního bednění. Nejprve s nosníky vysokými 36 centimetrů. V roce 1969 uvedla na trh společnost PERI s nosník T70, který měl velkou únosnost a patentovaný lepený styčník. Později (v roce 1976) přišla společnost Doka s inovativním nosníkem H20 TOP, který byl později navíc doplněn o polyuretanovou ochranu konců a měřítkem pro snazší vytvoření kladu nosníků při realizaci konstrukce podpory bednicí desky pro betonáž vodorovných povrchů. Rozměr i design nosníku H20 se stal vzorem a standardem pro další výrobce nosníků a bednicích komponentů.
Dalším standardem pro bednění vodorovných konstrukcí se stalo využití třívrstvé bednicí „žluté“ desky. Ta je originálně vyráběna ze smrkového dřeva a potažena močovinovinou vrstovou pro hladší povrch. Patent pro originální výrobu desky vlastní společnost Doka.
V současné době se pro bednění stropních desek prosazují také nové metody a principy, jako například prvková stropní bednění Dokadek (DOKA) nebo Skydek (PERI), která umožňují obednění velkých ploch vodorovných konstrukcí jednodušeji. U systému (Dokadek) je dokonce možné bednění montovat ze země včetně BOZP prvků bez nutnosti na něj vstupovat.
Obr. 4 Stropní skruž dnes
Obr. 5 Nosníkové stropní bednění
Stěnová bednění
Obr. 6 Velkoplošné rámové bednění stěny
Stěnová bednění také bylo třeba modernizovat a systematizovat a nejjednodušší cesta byla najet na vlnu nosníkových konceptů. Stěnové systémy bednění první vlny tak byly většinou realizovány pomocí dřevěných bednicích nosníků, ocelových výztuh a montované bednicí desky. Tato bednění se používají s úspěchem dodnes například jako velkoplošná bednění, podklad pro zvláštní bednění nebo součásti speciálních bednění pro mosty nebo například tunely.
(Poznámka 1: je třeba podotknout, že první stavebnicové bednění bylo využíváno už za první republiky, a to na stavbách realizovaných v rámci Baťových závodů. Bednění ale nepřekročilo brány zmíněné firmy, a tak se dále ve stavebnictví neprosadilo.)
Obr. 7 Rámové bednění Framax
Obr. 8 Jednostranná kotva
Obr. 9 Rámové ruční bednění
Nosníkové stěnové systémy procházely dalším vývojem a v osmdesátých letech začaly být nahrazovány rámovými systémy, kde pevný rošt pro bednění tvoří pravoúhlý rám z ocelových, v některých případech i hliníkových a nově i experimentálně plastových profilů. Výhodou tohoto řešení je, že při plánování bednění i jeho nasazení v rámci stavby je práce se standardizovanými rozměry jednodušší, spojování prvků je bezpečné díky rychloupínačům a systémové příslušenství celkově zjednodušuje stavbu. U některých systémů, jako například Framax Xlife (zavedeno 1989) byly navíc poprvé rámy bednění vyráběny jako pozinkované pro delší životnost a jejich velikost byla upravena pro systémový rastr, kde šíře rámů je polovinou jejich výšky. Jako první společnost Doka také přišla s rámovým bedněním vyrobeným z hliníku; to je snadno využitelné ve stísněných prostorách nebo například tam, kde by manipulace jeřábem byla extrémně náročná.
Dalším logickým krokem bylo zmenšení rámových bednění a jejich přizpůsobení pro ruční použití. Průkopníkem mezi ručními bedněními se tak stal v devadesátých letech systém Frami.
Speciální bednění pro speciální konstrukce
Obr. 10 Nosníkové bednění použité jako součást speciálního bednění pro tunel
Spolu s vývojem systémových bednění přišla i potřeba vytvořit bednicí celky, které by využívaly výhody systémových prvků, ale byly by snadno modifikovatelné pro složité a komplexní konstrukce. Postupně tak u mnoha firem vznikaly zvláštní systémy speciálně určené pro stavbu tunelů nebo mostních konstrukcí. Za zmínku určitě stojí, že například systém vozíku pro letmou betonáž firmy Doka byl poprvé v celosvětovém měřítku nasazen u nás, a to v roce 2009 při realizaci mostu přes Labe u Litoměřic. Důležité je, že podobné systémy bednění od renomovaných dodavatelů využívají v maximální možné míře běžně pronajímatelné prvky a pouze minimum dílů je určeno speciálně pro jednotlivé systémy. To cíleně zjednodušuje logistiku, výrobu i finanční nákladnost podobných systémů.
Obr. 11 Letmá betonáž mostu
Obr. 12 Letmá betonáž mostu
Podpěrné konstrukce
Obr. 13 Pevná skruž
Spolu s bednicími systémy bylo nutné vyvíjet i popěrné konstrukce, které bednění udrží na místě po dobu tvrdnutí betonu. Tam, kde není možné nasadit stropní podpěry (například z důvodu přílišné výšky nebo hmotnosti předpokládané vodorovné konstrukce) jsou dnes nasazovány podpěrné konstrukce speciálně určené jako pevná skruž pod bednění. Jmenovat můžeme například stavebnicové systémy Staxo 40 (s tlakem až 40 kN na nohu konstrukce) nebo Staxo 100 (s tlakem až 100 kN na nohu konstrukce). Renesanci dnes zažívají také příhradové systémy, které je možné využít nejen jako svislou podporu, ale například i pro realizaci průjezdních profilů nebo provizorní přemostění vodních toků a platformu pro další vynesení konstrukcí. Takovou může být například montovaná stavebnicová příhradová konstrukce Uni-Kit. Díky jednoduchosti montáže, lepší skladovatelnosti a snazší logistice dnes podobné systémy pomalu vytlačují tradiční a dosluhující podpěrné konstrukce typu pižmo.
Zvláštní bednění
V některých případech není možné pro realizaci využít standardních systémů pro obednění – například je tvar příliš komplikovaný nebo vyžaduje přesně definovaný otisk. V takovém případě by měli být dodavatelé bednění schopní vrátit se v čase zpět a pomocí moderních nástrojů a technologií, jako je například CNC pila v dílnách společnost Česká Doka, vytvořit bednění tesařské, zvláštní pro komplikované projekty. Takové bednění sestává z bednicího pláště dle zvoleného otisku a konstrukčních ramenátů, které dávají prvku bednění požadovaný neobvyklý tvar. Ramenáty pak jsou upevněny na nosníkovou konstrukci, která zajišťuje kompatibilitu a usnadňuje transportní možnosti.
Konektivita bezpečnostních prvků
Obr. 14 Velký důraz je kladen na zabezpečení pracovního místa systémovými prvky jako např. zábradlím
Dnešní bednicí systémy jsou přímo svázány s aktuálním profesionálním bezpečnostním řešením. V dřívějších dobách byla řada BOZP prvků na staveništi pomíjena nebo vytvářena svépomocí z materiálu stavby, což často vedlo k bezpečnosti zdánlivé než skutečné. Tlak na bezpečnost na pracovišti ale vede výrobce bednění i stavbu samotnou ke zvýšení bezpečnosti, a to co nejjednodušeji a s co nejmenšími náklady. Což logicky vede k tomu, že dnes bednicí systémy vyvíjeny ruku v ruce se systémy bezpečnostním a mají tak vzájemně plnou kompatibilitu. Navíc pro stavebníka je výrazně jednodušší a finančně výhodnější si oba okruhy (bednění i BOZP prvky) získat od jednoho dodavatele.
Jedná se tak například o integrované výstupy, pracovní a betonářské lávky nebo ochranu volného okraje. Všechny tyto bezpečnostní prvky byly dříve realizovány například pomocí lešení, různě upevňovaných žebříků, improvizovaných zábradlí i úvazků a podobně. V posledních zhruba deseti letech ale tlak na větší bezpečnost roste a dodavatelé a vývojáři bednění tak reagují na možnosti většího zabezpečení pracovního místa systémovými prvky.
Elektronizace stavby
Od tesařských bednění k systémovým profesionálním prvkům uběhla dlouhá doba a dnes nás čekají ještě další, modernější nástroje. Jako do každého odvětví i do stavebnictví a realizace monolitu dnes masivně nastupuje elektronika, digitální nástroje a další online systémy, které slouží nejen jako podpora přímé realizace monolitického díla, ale také jako další přesah například do systémů BIM. Zdaleka se nejedná jen o počítačové návrhy bednění, které vytlačily rýsovací prkna, ale o daleko sofistikovanější systémy, které mohou pomoci sledovat vyzrávání mladého betonu, které nahrazují tradiční postupy jako je například Schmidtovo kladívko (například Concremote) nebo pomoci ustavit stěnová bednění s přesností na milimetry (Doka Xact). Samozřejmostí jsou pak třeba systémy zákaznické podpory (myDoka, myPeri), které shrnují materiál na stavbě, dodací listy a vratky nebo třeba nabízejí možnost stažení příruček k bednicím systémům. Řada dalších pomocníků zase zjednodušuje plánování nasazení bednění (Doka Tools nebo například Easy Formwork Planner) nebo například objednávání bednění a organizaci práce na staveništi.
Staří tesaři, kteří dokonale zvládali své řemeslo, by si asi nedokázali představit práci s podobnými zařízeními. Dnešní doba ale podobným pomocníkům fandí a některé stavby (jako například masivní konstrukce) dokonce využití některých z nich, respektive získaná data, vyžadují předpisem. Je proto nasnadě, že podobné technologie budou do stavebnictví vstupovat stále častěji a nastupující generace stavbyvedoucích by jejich absenci mohla chápat až jako hendikep.
Výhoda pronájmu
V době, kdy přicházelo na trh systémové bednění a postupně nahrazovalo tesařské, byl důvodem nejen nedostatek materiálu, ale také náklady, které tesařské bednění pro stavbu představovalo. Pořízení vlastního systémového bednění pro jednotlivé stavební firmy by se tak mohlo zdát dobrým nápadem, ale přesto je výhodnější v dnešní době využívat nájem bednění. A to hned z několika důvodů, nejen těch, které se týkají objemu materiálu na skladování, logistiky nebo odpisů a údržby. Hlavní výhodou je, že s nájmem bednění se standardně váží další služby, jako je například plánování nasazení bednění, dodávka spotřebního materiálu nebo údržba bednicích systémů v kvalitním stavu a bezpečné kondici pro použití.
Od tesařského bednění k modelu BIM
Posledních sto let znamenalo obrovský posun ve všech myslitelných oblastech lidského života a podnikání. A když se vrátíte na počátek tohoto článku, zjistíte, že stavebnictví, respektive realizace monolitu pomocí bednění, zdaleka není výjimkou. Zatímco ještě před necelými sto lety tesaři vyráběli bednění přímo na staveništi, dnes jsou k dispozici sofistikované systémy využitelné téměř pro každý projekt. Zatímco ještě před několika lety se technici lopotili u rýsovacích prken, dnes existují programy pro navrhování skladby a nasazení bednění dokonce i na mobilních telefonech. Zatímco dříve bylo nutné sledovat vyzrávání betonu bystrým okem a řídit se zkušeností, dnes jsou pro tyto činnosti sofistikované senzorové systémy. A ve finále – zatímco plány historických staveb je třeba dohledávat v zaprášených archivech, dnešní stavby jsou zakreslovány elektronicky do systému BIM, který následně obsahuje všechny informace o stavbě v celém jejím životním cyklu.
Jako všechny obory lidského podnikání i bednicí technika prochází obrovským vývojem. Zjednodušování, elektronizace, speciální systémy a intuitivní stavebnice jsou jistě výrazným plusem pro kvalitu a rychlost výstavby. Na druhou stranu si ale možná můžeme trošku postesknout, že právě díky všem těmto systémům a pomocníkům se trošku vytrácí to pravé tesařské umění a mizí skuteční mistři svého oboru. Do jisté míry ale i v tomto ohledu můžeme být klidní – i když do staveb stupují moderní systémy, lidskou ruku, úsudek i zkušenost elektronika ani sebelepší systémy nikdy nenahradí.
Článek vycházející z materiálů firmy Česká Doka bednicí technika byl prezentován na betonářských konferencích a dále upraven autorem pro odborná média ebeton a TZB-info.Monolithic construction or working with concrete is part of almost every construction project today, and so is formwork. In this article, the different types of formwork systems are presented with regard to the evolution they have undergone in less than a hundred years. Attention is also focused on the elements that digitalization has brought to the field of formwork technology.