Neodborné zásahy do nosných konštrukcií panelových budov
Konštrukcia panelového domu pozostáva z montovaných betónových stien a stropných dosiek. Tieto prvky tvoria prostredníctvom stykov tuhý priestorový (tzv. krabicový) nosný systém. Montované prvky tohto systému boli navrhnuté pre určité dispozičné a statické možnosti danej panelovej sústavy. Všetky dodatočné zásahy do nosnej konštrukcie je nutné dôsledne prešetriť. V prípade nutnosti treba aj navrhnúť vhodný spôsob zosilnenia oslabených častí nosného systému.
1. Úvod
Výstavba montovaných typových bytových domov sa začala na Slovensku rozvíjať v roku 1956 a trvala približne štyridsať rokov. Počas tejto doby bolo vytvorených približne 23 základných, vzájomne nekontinuálnych bytových stavebných sústav panelových domov obsahujúcich rôzne varianty základných riešení. Problémom, s ktorým sa stretávajú stavební inžinieri pri vypracovávaná statického posudku panelového domu v súčasnosti je skutočnosť, že často nie je k dispozícií žiadna projektová dokumentácia objektu. V tých lepších prípadoch sú u správcoch domov k dispozícii len výkresy skladby (tzv. kladačské plány), v ktorých sú uvedené typové označenia jednotlivých zabudovaných dielcov. Rovnako označovaný typový dielec sa však postupne vyrábal s rôznym spôsobom vystuženia (jestvujú dielce, pri ktorých je možné objaviť výkresy výstuže obsahujúcu až štyri spôsoby zásadne zmeneného vystuženia).
Zo strany verejnosti je veľký záujem o zmeny a úpravy bytov v panelových domoch, pričom jedným z veľmi vážnych zásahov pri takýchto úpravách je vytváranie nových otvorov v nosných stenových paneloch. Môže sa jednať o vytvorenie bežných dverných otvorov alebo veľkých otvorov pre uvoľnenie vnútorného priestoru dvoch susedných miestností.
Obr. 1 Deformácie konštrukcie – porovnanie výsledkov vodorovných výchyliek od vetra v smere Y (vľavo – existujúca stena, vpravo – stena oslabená novými otvormi)
Dodatočné zásahy do tohoto nosného systému sú za určitých podmienok možné. Všetky zásahy do nosnej konštrukcie vplývajú na nosnú konštrukciu (zmena tuhosti, zväčšenie zaťaženia), preto je potrebné nosnú konštrukciu dôkladne analyzovať. Zmenu tuhosti konštrukcie možno najlepšie prezentovať pomocou vodorovných deformácií objektu pred a po stavebných úpravách (obr. 1). Pri rozumných stavebných úpravách v bytových domoch s týmto nebýva väčšinou problém. Novo navrhované otvory a oslabenia jednotlivých stenových panelov nesmú spôsobovať nadmernú koncentráciu šmykových napätí v okolí otvorov a v miestach prípadného nového lokalizovaného podopretia nosných stien, zvislých tlakových napätí medzi otvormi v stenách a vodorovných ťahových napätí v nadpražiach otvorov. Náročnejšia úloha je v prípade požiadavky na odstránenie niektorých celých nosných stenových panelov v objekte.
Z hľadiska technológie vykonávania rekonštrukčných búracích stavebných prác treba venovať osobitnú pozornosť spôsobu vybúrania nových otvorov. Nadmerné otrasy môžu spôsobiť poruchy v zálievkach stykov nosných prefabrikovaných stenových a stropných prvkov a tak znehodnotiť pôvodnú statickú funkčnosť panelového domu. Nové otvory v stenách je nutné zásadne zhotovovať rezaním betónu.
Častým problémom, s ktorým sa stretávajú projektanti, je nevyhovujúci stav balkónových konštrukcií. Vplyvom zatekania dažďovej vody a zanedbanej držby dochádzka ku korózii nosnej výstuže. V mnohých prípadoch je nutné odstránenie celého balkóna, pričom sa vytvorí tzv. francúzsky balkón, alebo sa navrhne zavesená oceľová konštrukcia balkóna (obr. 2).
Obr. 2 Nahradenie železobetónového balkóna oceľovým: vľavo – pohľad na kotevnú platňu z interiéru, vpravo – pohľad na zavesenie
Pri komplexnej rekonštrukcii panelového domu sa robí aj kompletná výmena elektroinštalácií. Na obrázku 3 vpravo je zobrazená vnútorná nosná stena znehodnotená vytvorením drážok a ník pre nové elektroinštalácie. Na obrázku 3 naľavo je poškodenie nosnej steny vytvorením vodorovných drážok pre vedenie odpadov a drážkovanie stropnej dosky pri hornom povrchu stropného panelu pre uloženie elektroinštalácií.
Obr. 3 Naľavo: vodorovná drážka v nosnej ŽB stene hrúbky 150 mm, napravo: pohľad na znehodnotenie nosnej steny drážkami pre elektroinštalácie
Oveľa nebezpečnejšie je vytváranie drážok pri dolnom okraji dosky (obr. 4 v strede). Hrúbka betónovej krycej vrstvy stropných dosiek sa v minulosti pohybovala okolo 10 mm. Pri diagnostike nosných konštrukcií panelových budov sa však často stretávame s menšou hrúbkou krycej vrstvy ako výsledok nedôslednej kontroly alebo laxného prístupu pri výrobe dielcov. V prípade, že sú potom pri dolnom povrchu dosky vytvárané drážky pre nové vedenie elektroinštalácií, môže dôjsť až k porušeniu nosnej výstuže panelu. Takýto zásah by mohol mať v krajnom prípade katastrofálne následky. Vytváranie drážok do stropnej dosky pri hornom povrchu (obr. 4 naľavo) nie je tiež vhodné, nakoľko dochádza k narušeniu tlačenej zóny ohýbaného prvku (stropného panela) a v danom priereze k zníženiu účinnej výšky stropnej dosky. Ďalší nevhodný zásah do stropnej konštrukcie pri rekonštrukcii je na obrázku 4 napravo. Pozdĺž uloženia stropnej dosky na nosnú stenu boli pri hornom povrchu stropnej dosky vytvorené drážky (kanáliky) hrúbky 5 cm. V týchto miestach je najväčšie šmykové namáhanie stropnej dosky a vytvorenie drážok znížilo jej šmykovú odolnosť.
Obr. 4 Naľavo – vytvorenie drážky pre elektroinštalácie pri hornom povrchu stropného panelu, v strede – drážka do stropného panelu pri spodnom povrchu, napravo – vodorovná drážka na hornom povrchu stropnej dosky pozdĺž uloženia sa steny
Vytváranie nových prestupov do stropných dosiek je možné v obmedzenom rozsahu. Na obr. 5 vľavo je príklad nevhodne zhotoveného prestupu cez stropnú dosku. Otvory sa v tomto prípade zhotovovali pravdepodobne systémom pokus – omyl. Správna poloha otvoru pre zvislé rozvody kanalizácie sa podarila až na tretí pokus – otvor tesne pri stene. Takéto zásahy do stropnej konštrukcie menia prenos zaťaženia zo stropnej dosky do podpery a dochádza k nárastu šmykového namáhania oblastí dosky veľa otvorov. V prípade zhotovenia takéhoto otvoru do panelu šírky 1200 mm môže nastať v krajnom prípade aj jeho porušenie.
Obr. 5 Oslabenie stropných dosiek novými otvormi pre kanalizáciu
Pri vytváraní nových otvorov do nosnej konštrukcie panelovej budovy treba zohľadniť skutočný stav nosnej konštrukcie. V žiadnom prípade nepostačuje statické posúdenie nosnej steny v rozsahu podlažia, v ktorom sa nový otvor bude vytvárať. Stenové panely niektorých montovaných stavebných sústav boli v minulosti často navrhované ako vystužené iba po obvode a v oblasti dverných, resp. okenných nadpraží. V ostatných častiach stenové panely pôsobia ako nevystužené. Znamená to, že pri vytváraní nových otvorov je väčšinou nutné zachytiť v nadpražiach týchto otvorov vodorovné ťahové a šmykové sily vhodnou rekonštrukčnou úpravou (vytvorenie oceľového, dostatočne tuhého rámu zakotveného do nosnej konštrukcie alebo zosilnenie okolia otvoru lepenou výstužou). Pri vytvorení oceľových rámov je nutné, aby nastala jeho aktivácia – nutné vyplniť priestor medzi novým otvorom a oceľovou konštrukciu vhodným materiálom. Pri nevyplnení vodorovnej škáry medzi hranu otvoru a oceľovým rámom (obr. 6 naľavo) nenastáva aktivácia navrhnutého rámu. Nakoľko nadpražie takéhoto otvoru nie je dostatočne vystužené, vzniknú v ňom pomerne široké trhliny.
Obr. 6 Vytvorenie nového otvoru do stenového panelu: naľavo – nevyplnená medzera medzi betónom a oceľovým profilom, napravo – vytvorenie nového otvoru v blízkosti styku dvoch kolmých panelov a poškodenie kolmého stenového panelu pri rezaní
Nové otvory nie je vhodné vytvárať ani v styku dvoch stien. Zvislý styk v tomto mieste je vystužený len rebríkovou výstužou a nesmie byť teda porušený. Nadpražie vzniknuté v styku dvoch stenových panelov je vystužené len výstužou v ich zvislom styku a nie je schopné prenášať vzniknuté šmykové namáhanie. Nové otvory tiež nie je vodné vytvárať až po zvislý okraj stenového panela. Na bočnom okraji panela je vhodné ponechať stĺpik z pôvodného materiálu panela minimálnej šírky 300 mm. Pri zhotovovaní otvorov treba dbať na to, aby nedošli k poškodeniu panelu v rohoch nového otvoru (obr. 7 naľavo). Pri zvyšovaní svetlosti existujúcich otvorov v nosných stenách dochádza k poškodeniu pôvodnej šmykovej aj ohybovej výstuže nadpražia panelu (obr. 7 napravo). Nadpražie v tom prípade nie je schopné prenášať vznikajúce zaťaženia a je nutné ho zosilniť podobne ako pri vytváraní nového otvoru do panelu.
Obr. 7 Naľavo: nesprávna realizácia otvoru stavebnou firmou – poškodenie betónu v rohoch, napravo: zväčšenie výšky existujúceho otvoru – poškodenie šmykovej výstuže nadpražia
Niekedy je zo strany investorov požiadavka na otvorenie dispozície, alebo vytvorenie otvoru v nosnej stene až po spodnú hranu stropnej dosky. Pri tom je nutné bezpodmienečne poznať spôsob uloženia stropných panelov (uloženie na dvoch, troch alebo štyroch stranách). Odstránením stenového panela nie je zabezpečený bezpečný prenos zaťažení zo stropu do stien. Stropné panely treba podoprieť a navrhnúť vhodný spôsob zosilnenie. Vo väčšine prípadov sa jedná o dostatočne tuhý oceľový rám účinne zakotvený do ostenia otvoru. V každom prípade však treba rátať s tým, že nový otvor nie je možné vytvoriť až po dolnú hranu stropnej dosky.
Obr. 8 Vytvorenie nového otvoru do stenového panelu: naľavo – nové nevystužené nadpražie stenového panelu, napravo – vytvorenie nového otvoru až po stropnú dosku
3. Záver
V príspevku boli popísané prípady neodborných zásahov do nosných konštrukcií panelových budov, s ktorými sme sa počas projekčnej praxe stretli. V mnohých prípadoch sa po príchode na miesto obhliadky opakoval podobný scenár – prvotný úsmev na tvári a žoviálny prístup zo strany neodborných zhotoviteľov stavených úprav vystriedalo po krátkom zhodnotení skutkového stavu zdesenie a strach v očiach investora. Dodatočné zásahy do nosného systému (nielen panelových budov) sú v určitých prípadoch možné. Treba pritom však komunikovať s odborne spôsobilým projektantom statiky.
4. Poďakovanie
Príspevok vznikol za podpory výskumného projektu VEGA 1/0522/20 „Nelineárna analýza betónových konštrukcií vystužených betonárskou, predpínacou výstužou a FRP a Agentúry na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-15-0658“.
5. Literatúra
- HARVAN, I. Analýza nosných sústav panelových budov, Bratislava: SKSI, 2008. 307 s.
- STN 73 1201 Posudzovanie betónových konštrukcií existujúcich panelových budov. SUTN Bratislava, 2011.
The construction of precast hous consists of prefabricated concrete walls and floor slabs. These elements through joints form rigid spatial (so-called box) load-bearing system. The prefbricated elements of this system were designed for certain layout and static possibilities of the panel system. All additional interventions in the load-bearing structure must be thoroughly investigated. If necessary, it is also necessary to propose a suitable way of strengthening the weakened parts of the load-bearing system.