Monolitický beton a sendvičové konstrukce: Detaily a odolnost

Monolitický beton je klíčovým materiálem v moderním stavebnictví, který umožňuje realizaci komplexních architektonických řešení a konstrukcí s vysokou odolností. Jeho flexibilita se projevuje v rozmanitosti aplikací, od nosných konstrukcí až po estetické fasády. V souvislosti s rostoucím geopolitickým napětím ve světě se v posledních letech zvyšuje důraz na dříve často zanedbávaná zatížení tlakovou vlnou, nárazem nebo průstřelem. Odolnost běžného betonu proti výbuchu je známa řadu let, ale odolnost drátkobetonu, nebo dokonce vysokohodnotných betonů je nové téma s velkou budoucností, protože ztužení cementové struktury ocelovými vlákny významně ovlivňuje lomové vlastnosti materiálu.

Realizace monolitických stěn a zaoblených konstrukcí

Při stavbě monolitických konstrukcí je volba technologie zásadní. Vzhledem k založení stavby pod úrovní terénu musí být například celá zadní stěna domu navržena z monolitu. Ostatní nosné stěny pak mohou být navrženy ze ztraceného bednění, nicméně v mnoha případech je preferována jednotná monolitická technologie. Vázání výztuže stěn je klíčovou fází, která vyžaduje pečlivost. Na startovací výztuž, která koukala z desky, se přivážou svislé pruty a na ně pak vodorovné. Je třeba hlídat rozteče prutů a délku stykování prutů, aby se zamezilo napojování sousedních prutů. Rohy se řeší přivázáním závlačových tyčí ke startovacím a prostrkáním úček z vnější strany rohu do stěn, čímž se stěny propojí. Než se rohy napevno svážou, je třeba srovnat jejich rozměry, úhly a svislosti, a to i s ohledem na případné mírné úpravy palicí během bednění. Pro tyto práce je doporučeno používat ochrannou přilbu.

Volba bednění představuje další významnou výzvu. Klasické systémové bednění obvykle vyžaduje jeřáb, a plastové bednění bývá velmi drahé. Alternativou je systém bednění složený z klasických bednicích desek, kovových spon procházejících skrz stěnu a kovových klanic, které se zaháknou za kovové pásky a z vnějšku stahují desky. Tento systém umožňuje práci s vlastním vybavením bez stresu z termínů. Oproti ztracenému bednění je u monolitického betonu rychlost výstavby větší, je méně namáhavá a výsledek je nesrovnatelný. Důležité je pamatovat na instalační krabice do monolitu, které nemusí mít standardní rozteč.

Příkladem komplexní realizace monolitického betonu je dům, kde svislé konstrukce jsou realizovány pomocí atypického bednění pro oblé rohy, rovné stěny pak formuje stěnové rámové bednění Framax Xlife doplněné o řadu rohových prvků pro různé úhly mezi stěnami. Z pohledu realizace byla výzvou především zaoblená část objektu. „Na první pohled to vypadalo složitě, ale po konzultaci s techniky Doka jsme celý systém bednění připravili právě u společnosti Doka,“ popisuje stavbyvedoucí Mojmír Barák z realizační firmy ŽSD a.s. V interiéru se na stropech a schodišti uplatňuje pohledový železobeton. „Zvolili jsme nejpřísnější třídu pohledovosti PBS, pro otisk bednění jsem předepsal na sraz kladené velkoformátové překližky. Bylo tedy nutné pečlivě volit systém bednění. Připravili jsme podrobné výkresy ke všem plochám pohledového betonu, kde kromě vlastního bednění zahrnující spárořez překližek a rozmístění spínacích tyčí byly také přesně zaneseny všechny prvky instalací, jako jsou vypínače nebo čidla,“ upřesňuje architekt Klimecký. Specialitou je schodišťová stěna, kterou jsme se rozhodli betonovat v jednom taktu, tedy na výšku šest metrů, abychom nemuseli v její ploše provádět žádnou vodorovnou pracovní spáru. Stropy tvoří monolitické železobetonové oboustranně pnuté desky, prakticky všechny jsou pohledové. Ocelové sloupky mají skryté ocelové hlavice, v jejich okolí bylo třeba klást zvláštní důraz na důsledné zvibrování betonu.

Proces betonování monolitických stěn, které mohou být vysoké i několik metrů, vyžaduje pečlivou koordinaci a přípravu. Je nutné kontrolovat dovezený beton a bednění, aby se předešlo prasknutí, což se naštěstí stává zřídka. Doporučuje se používat profesionální vysokofrekvenční vibrátor. Pozor je třeba dávat i na počasí, zejména vysoké teploty mohou ovlivnit zpracovatelnost betonu. Po betonáži je vhodné staveniště umýt.

Čtěte také: průvodce realizací monolitického stropu

Sendvičové konstrukce v architektuře: Fasádní moniérka

Fasáda objektu může být řešena kombinací kontaktního zateplení s hladkou broušenou omítkou a sendviče s povrchem pohledové železobetonové moniérky. Fasádu v přízemí tvoří kontaktní zateplovací systém s povrchem hlazené omítky, v suterénu pak sendvičová konstrukce s výplní tepelné izolace a povrchem monolitický pohledový beton (moniérka). V oblasti soklu zateplovací systém doplňuje hydroizolační lepidlo a hydroizolační nátěr. U některých obvodových stěn je provedena fasádní moniérka tloušťky 150 mm. Postup se skládá z vybudování nosných stěn, následné aplikace svislé hydroizolace a tepelné izolace na ně a provedení zabudovaných instalací, jako je například svislá dešťová kanalizace. Moniérky je nutné realizovat ještě před betonáží stropu, který se nachází nad nimi, zejména pokud stropy mají velké konzoly, neboť by později již nebylo možné provést betonáž a hutnění moniérek.

Odolnost betonových sendvičových panelů proti kontaktnímu výbuchu

S rostoucím geopolitickým napětím ve světě se v posledních letech zvyšuje důraz na dříve často zanedbávaná zatížení tlakovou vlnou, nárazem nebo průstřelem. U objektů patřících do tzv. kritické infrastruktury se s tímto zatížením konstrukce uvažuje již ve fázi jejího návrhu. Teroristé se však nezaměřují pouze na objekty kritické infrastruktury, ale velmi často jsou jejich cílem veřejné budovy, u kterých po útoku bývá poškození konstrukce značné proto, že na dané zatížení nebyla dimenzována. Odolnost běžného betonu proti výbuchu je známa řadu let, ale odolnost drátkobetonu, nebo dokonce vysokohodnotných betonů je nové téma s velkou budoucností. Ztužení cementové struktury ocelovými vlákny významně ovlivňuje lomové vlastnosti materiálu. V článku jsou prezentovány výsledky prvotních zkoušek vysokohodnotných betonů na panelech různé tloušťky, a to jednovrstvých i sendvičových.

Prezentované prvotní výsledky v tomto článku porovnávají odolnost proti zatížení kontaktním výbuchem u vysokohodnotného betonu s různým ztužením cementové matrice ocelovými drátky. Zkoušky byly realizovány na devíti čtvercových panelech o délce hrany 1 000 mm a tloušťce 50 mm pro panely jednovrstvé (A1 až A4) a 150 mm pro panely sendvičové (A5 až A9). Sendvič se vždy skládal ze dvou 50mm desek z vysokohodnotného betonu, mezi něž byla do středu panelu vložena čtvercová tlumicí deska z recyklované gumy o délce hrany 700 m a tloušťce 50 mm. Do panelu A9 byla místo vylehčovací desky osazena ocelová styčníková deska s lisovanými trny typu gang-nail. Styčníková deska byla osazena stejně jako vylehčovací desky, s tím rozdílem, že výsledný sendvič měl tloušťku pouze 100 mm (2× 50 mm vysokohodnotného betonu, vlastní tloušťka styčníkové desky je zanedbána).

Testované vzorky a materiály

Receptura vysokohodnotného betonu vycházela z dlouhodobých zkušeností pracoviště, kde byla vyvinuta a patentována. Pro realizaci vzorků bylo nutné originální recepturu lehce upravit, protože výroba probíhala ve výrobním závodě B&BC betonárna Zbůch, která využívá produktů jiného dodavatele chemických přísad do betonu, a také bylo nutné upravit i konzistenci pro jednodušší transport čerstvého betonu.

Výroba hlavních panelů pro zkoušky výbuchové odolnosti byla doplněna o výrobu doprovodných zkušebních těles, která sloužila k ověření mechanických vlastností vyráběného betonu. Jednalo se o krychle o délce hrany 150 mm pro zkoušky tlakové pevnosti a o trámce 100 × 100 × 400 mm pro zkoušky pevnosti v tahu za ohybu. Tlaková pevnost byla měřena vždy na šesti tělesech od každého materiálu, a pevnost v tahu za ohybu byla zjištěna pomocí čtyřbodové zkoušky na zkušebních tělesech bez zářezu. Zkoušky mechanických vlastností byly realizovány ve stáří vzorků 28 dní.

Čtěte také: Jak vápenopískové cihly a monolitické stropy šetří energii

Soupis všech testovaných vzorků je přehledně shrnut v následující tabulce:

Metodika zkoušek odolnosti proti výbuchu

Zkušební panely byly osazeny do ocelového stojanu tak, aby panel stál vždy svisle. Výbušnina byla umístěna vždy do středu panelu a k povrchu byla připevněna průmyslovou lepicí páskou. Rozbuška byla umístěna vždy do středu nálože a kolmo k povrchu panelu. Jako výbušnina byl použit Pentrit (pentaerythritol tetranitrát - C(CH2ONO2)4), vybraný kvůli své chemické stabilitě, výbuchovým parametrům a jednoduchému dělení. Energie výbuchu se u Pentritu uvádí 5 810 kJ/kg a jeho detonační rychlost je cca 8 250 m/s. První fáze zkoušek se věnovala jen jednoduchým panelům (A1 až A4), aby bylo u sendvičových panelů možné oddělit vliv betonu od vlivu tlumicí vrstvy.

Odezva panelu na zatížení kontaktním výbuchem je měřena pomocí ultrazvuku před výbuchem a po něm. Měření celistvosti panelu probíhalo pomocí ultrazvukového přístroje Pundit Lab+. Zkušební panel byl vždy proměřen v měřické síti s rastrem 100 × 100 mm před zatížením výbuchem a po zatížení. Ze známé tloušťky panelu byla vždy stanovena rychlost průchodu ultrazvukové vlny mezi měřickými sondami. Čím vyšší je rozdíl v rychlosti průchodu ultrazvukové vlny poškozeným panelem, tím vyšší je poškození materiálu, modrá část je nepoškozená a žlutá část je významně poškozená.

Výsledky zkoušek a zjištění

Jednovrstvé panely se porušovaly úměrně hmotnosti použité nálože. Velmi pozitivní zjištění bylo, že se poškození panelu soustředilo pouze v místě kontaktu s výbušninou a okolí panelu poškozeno nebylo. Zjištěné výsledky ukazují významný pokrok proti běžným betonům.

Sendvičové panely ve všech případech vykazovaly větší poškození na lícní straně k výbušnině a menší poškození na rubové straně, což byl významný rozdíl proti výsledkům získaným u jednovrstvých panelů. Oblast poškození na lícní straně byla u sendvičových panelů vždy větší, což svědčí o pohlcení většího množství energie z výbuchu než u jednovrstvých panelů. Rychlosti výtrže během výbuchu na rubové straně byly u sendvičových panelů také nižší než u jednovrstvých panelů, což bylo zjištěno ze záznamů z rychloběžné kamery, která byla během testů používána. Porovnání tlumicí vložky z Gumy 1 a Gumy 2 vychází ve prospěch Gumy 2, což jsou desky lisované na nižší objemovou hmotnost. Panely A7 a A8 s Gumou 2 mají tedy větší poškození, což opět znamená, že pohltily větší množství energie způsobené výbuchem. Změna rychlosti výtrže na rubové straně však zaznamenána nebyla. Panel A9 s ocelovou vložkou měl největší poškození na rubové straně, protože ocelová deska roznesla zatížení do velké plochy, ale rychlost výtrže byla ze všech zkoumaných vzorků nejnižší.

Čtěte také: Výhody betonového stropu

tags: #monoliticky #beton #sandwich #detail

Oblíbené příspěvky:

• Vlastnosti a využití smrkových palubek
• Co dělat po nárazu kola do obrubníku?
• Kotvení do zateplené fasády
• jak správně provést montáž ploché střechy
• Jak funguje protipožární sádrokarton při požáru