Svislé předepnutí fasádní zdi provedené z nekvalitního materiálu
Článek představuje možnosti sanace fasádních zdí, které byly provedeny z nekvalitních materiálů a neudržovány. Poukazuje na nezbytnost stabilizovat stěny památkově cenných objektů zvláště ze zděných z cihel, vepřovic nebo smíšeného zdiva. Podobně je tomu i u zděných nebo kamenných sloupů a pilířů. Pokud se zjistí a odstraní příčina poruchy, je pak možné účinné nápravy dosáhnout například vyvozením svislé stabilizující síly předpětím.
1. Úvod
Statik se často setkává s nezbytností stabilizovat stěny památkově cenných objektů zděných z cihel, vepřovic nebo smíšeného zdiva; zejména se jedná o konstrukce vychylující se od svislice. Podobně je tomu i u zděných nebo kamenných sloupů a pilířů. Dochází k tomu vlivem změny statického schématu konstrukce, či vlivem účinků vnějšího zatížení, nebo problémy v podloží poblíž objektu (podmáčením základů vodou v důsledku jejího úniku z porušeného vodovodu či kanalizace, nepříznivým vlivem vegetace, stavebními pracemi v blízkém okolí apod.) [1]. Pokud se zjistí a odstraní příčina poruchy, je pak možné účinné nápravy dosáhnout vnesením svislé síly pomocí předpětí [8].
2. Dříve provedené rekonstrukce objektů z nekvalitního zdiva
V minulé době se podařilo tímto způsobem úspěšně stabilizovat konstrukce z nekvalitních zdících prvků – podélnou stěnu zámecké jízdárny (1820), která se horním koncem vychylovala účinkem vodorovných sil střešní dřevěné obloukové konstrukce z De l´Ormových skruží [2 3]. Obdobným způsobem byla staticky zajištěna barokní kolonáda s podpůrnými pískovcovými sloupy a klenbami (1673) [4], barokní brána a zeď (1676) [6] či zámek v Chloumku u Mělníka (1750) [7].
3. Administrativní objekt
Zcela zchátralá řadová městská stavba byla součástí souboru objektů radnice ve Vyškově. Bylo rozhodnuto ji odstranit a nahradit novou konstrukcí. Její hlavní fasáda však byla památkově chráněna, stejně jako i středověké sklepy v podzemí. Bylo tedy požadováno tyto konstrukce zachovat. Vzhledem k tomu že nebylo možné vyloučit výskyt dalších, i hlouběji položených sklepů, byla přestavba mimořádně složitá. Hlavním problémem bylo zajistit stabilitu památkově chráněné zdi do doby, než budou vystavěny nové vnitřní části objektu – prodleva prací byla zhruba ½ roku – Obr. 1.
Zdivo zdi bylo smíšené, převažovaly vepřovice – Obr. 1, 2. Proto musely být přepínací síly voleny velmi obezřetně a napínání bedlivě a soustavně sledováno.
Obr. 1 Pohled na fasádní zeď zevnitř objektu. Původní vnitřní konstrukce již odstraněny. Nový příčně předepnutý základ pod zdí
Obr. 2 Příklad části zdi fasádní zdi zděné nepříliš kvalitně z vepřovic
4. Základy
Obr. 3 Stav fasádní zdi při pohledu z prostoru nad středověkými sklepy
Původní základový pás pod fasádní stěnou (smíšené zdivo – kámen a cihly) byl zesílen oboustrannými podélnými obvodovými pásy. Tyto dvě části se vzájemně spojily předpínacími lany Lpnbsp;15,7 mm NPE (opláštěná lana – Austria Draht) po cca 1,0 m. Pro lana byly vyvrtány ve starém zdivu otvory Ø 35 mm (SCD), lana se vložila i do betonu a po jeho zatvrdnutí se napínala na sílu cca 180 kN (s dopínáním po zakotvení, kterým byl vyloučen vliv pokluzu lana v kotvě). Kanálky ve zdivu se proinjektovaly, před betonáží byly osazeny na ústí náhradních kabelových kanálků injektážní trubky. Kotevní desky 150/150/15 mm (AP) se položily na beton základu do kotevních sklípků tak, aby ukotvení lan nevyčnívalo za obrys betonu.
Podélné nové pásy byly vyztuženy betonářskou výztuží. Pro uchycení třmínků se do betonu pásů, přiléhajících k původnímu základu, osadily kotevní ocelové pásky. K nim se pak přivařily třmínky a následně se doplnila výztuž. Aby bylo zabráněno korozi, po předepnutí byla horní část základu nadbetonována. Horní a boční svislá plocha základu se po dobetonování ochránila proti zemní vlhkosti asfaltovými izolačními pásy a polyuretanovou stříkanou izolací [5] – Obr. 1, 3.
Základová půda pod stavbou byla předem řádně ověřena inženýrskogeologickým průzkumem [9]. Vyhodnocení prováděl inženýrský geolog.
5. Svislé předepnutí fasádní zdi
Statické zajištění svislým předepnutím se provedlo předem, tj. před započetím rekonstrukčních prací na horní stavbě. Použita byla předpínací lana Ø 15,7 mm NPA (Austria Draht).
Lana byla vedena v řezaných drážkách 50/50 mm a v náhradních kabelových kanálcích Ø 35 mm. Dolní konce lan byly kotveny soudržností po předchozím rozpletení (tzv. „mrtvé kotvení“) v zesilovaném základovém pásu. Délka rozpletení byla min. 1200 mm; rozpletené místo bylo uloženo alespoň 200 mm v betonu a bylo montážně zajištěno svorkou proti nežádoucímu rozplétání. Rozpletené dráty byly pečlivě očištěny a odmaštěny a následně zavázány se vzájemnými mezerami min. 15 mm do armokošů pásů. Na horním konci se lana napínala silami cca 80–140 kN v závislosti na svislém přetvoření zdiva (o starém zdivu stěny chyběly statické informace, stavební průzkum nebyl objednán a proveden – stav zdiva byl posléze shledán jako mimořádně špatný (jednalo se o smíšené zdivo z pálených a nepálených cihel). Nicméně, mírné svislé předepnutí zdiva zvýšilo ohybovou tuhost zdi a zajistilo její odolnost proti vlivům bouracích prací (rázy, vynucené posuny apod.), teplotních dilatací, větru a nestejnoměrného sednutí podzákladí – Obr. 4, 5.
Obr. 4 Schéma provedení svislého předepnutí stěnového pilíře dvěma lany
Obr. 5 Vedení vyřezaných kanálků (SCS) na vnitřní stěně jednoho pilíře stěny. Vnitřní část domu odbourána. Zdivo smíšené, z převážné části použity vepřovice
Lana byla navržena (vždy 2 ks lan) ve čtyřech pilířích zdiva. Nad pilíři byla umístěna společná kotevní deska pro obě lana, lana od desky procházela šikmými náhradními kanálky Ø 35 mm k oběma povrchům pilíře (pro změnu směru lan se osadily zámečnické výrobky – deviátory – D), kde pokračovala v drážkách až do výše parapetu 1. NP. Pak se lana převedla (opět pomocí deviátorů) z drážek zdivem šikmými vrty Pro vedení lan se do konstrukce vložily chráničky. Stropy se přitom využily jako pomocné lešení pro instalaci vrtacích suportů a pro všeobecné pomocné práce, související s instalací lan, případně deviátorů (D). Teprve po předepnutí lan se započalo s bouráním ostatních konstrukcí a s výstavbou nových částí objektu.
Vlastní předepnutí se provedlo od horní římsy (Obr. 6), kde se pro ukotvení lan vybetonovala železobetonová převázka (věnec) tak, aby bylo zajištěno rovnoměrné rozložení stabilizující normálové síly. Kotevní oblasti se zalily hmotou Groutex 601 tak, aby se doplnil profil věnce i v místech kotvení a současně se zajistila ochrana kotev proti korozi. Zálivka se vyztužila třmínky spojenými koutovými svary s roznášecí deskou.
Obr. 6 Napínání lana z horní úrovně stěny, proveden věnec, uloženy ocelové kotevní desky. Instalován předpínací lis
Obr. 7 Stav fasádní zdi domu po rekonstrukci. Rozepření úzké uličky mezi domy zajištěno barokními prampouchy. V pozadí věž radnice
Únosnost „mrtvého kotvení“ se prokázala zkouškou. Pro tento účel byly navíc zakotveny a uloženy v náhodně vybraných místech po délce pasu a v různých technologických částech 3 ks shodných předpínacích lan s délkou 1,5 m nad horní plochou přibetonovaného pásu. Kotvení rozpletením a soudržností (mrtvým kotvením) bylo provedeno shodně, jako u běžných svislých lan. Zkouška spolehlivosti kotvení byla provedena napínáním zkušebních lan předpínací pistolí (lisem) až do meze kluzu lana. Pokyn k předepnutí průčelní zdi byl vydán až po úspěšném provedení a vyhodnocení zkoušky. Po zkoušce se zkušební lana odřízla v úrovni horního povrchu betonu – Obr. 1, 3.
Jako další opatření pro stabilizaci předpínané stěny bylo navrženo její propojení injektovanými vodorovnými kotevními mikrohřeby (MN) do nových lokálně podepřených železobetonových desek v jednotlivých podlažích (ve vzdálenostech cca 0,6 m v každém podlaží). Polohy mikrohřebů se volily tak, aby nedošlo k jejich protnutí se svislými lany; předepsána byla min. vzdálenost 200 mm.
6. Závěr
Předepnutí bylo provedeno během jednoho dne. Předpínání proběhlo úspěšně, byly však pozorovány deformace zdiva, které jak bylo řečeno výše, bylo provedeno ve 2. NP. většinou z nepálených cihel, (tzv. vepřovic). Předpínání bylo svěřeno odborné firmě, která měla zkušenosti s touto technologií.
Pohled na fasádu opraveného objektu je uveden na Obr. 7.
Článek byl vytvořen v rámci projektu TH03020446 „Vývoj dispozičně variabilnější panelové soustavy pro bytové domy“ s finanční podporou TA ČR.
Literatura
- VANĚK, T.: Rekonstrukce staveb. SNTL/ALFA, Praha 1985.
- BAŽANT, Z., KLUSÁČEK, L.: Statika při rekonstrukcích objektů. 6. vydání (upravené). VUT Brno, CERM 01/2015.
- BAŽANT, Z., KLUSÁČEK, L.: Post-tensioning of Historic Masonry Constructions. Proceedings of the Structural Faults + Repair Conference, London 7/1999.
- KLUSÁČEK, L., BAŽANT, Z.: Variantní vedení lan při předpínání objektů. Sborník z 2. konference „Zděné a smíšené konstrukce 2002“, Praha 11/2002.
- BAŽANT, Z., STRNAD, J.: Výstavba nových a zajištění starých základů historického objektu. Sborník přednášek XIV. Mezinárodního sympozia „Sanace 2004“, Brno 5/2004.
- KLUSÁČEK, L., BAŽANT, Z., STRNAD, J., MITRENGA, R.: Stabilization of Baroque Wall using Widening of the Foudations and vertical Prestressing. Sborník příspěvků 13th International Conference and Exhibition “Structural Faults and Repair 2014” London 8th – 10th June 2014.
- KLUSÁČEK, L., BAŽANT, Z.: Rekonstrukce barokního zámečku. Sborník z 29. konference „Sanace a rekonstrukce staveb 2007“, 05/2007, Brno.
- KLUSÁČEK, L., BAŽANT, Z.: Opravy historických objektů z pozice statika a z hlediska památkové péče. www.tzb-info.cz, 30. 10. 2017.
- PASEKA A., BAŽANT Z.: Zkušenosti s územím náchylným k sesouvání, Sborník z konference „Zkoušení a jakost ve stavebnictví“, Brno, 18.–20. 05. 2016.
The façade wall made of low-quality materials (clay and burned full brics) was vertically prestressed using monostrands. The wall strip foudation was strengthened with a transverse ties – strands.