Komplexní stavebně technické průzkumy a diagnostika konstrukcí

Projektová dokumentace má investorovi sloužit nejen jako podklad pro stavební řízení a výběr dodavatele, ale především pro správný odhad nákladů na realizaci díla a jeho provádění. Zásady stavebního průzkumu jsou klíčové před zahájením projektových a stavebních prací, v jejich průběhu a při dokončování. Předběžný stavební průzkum a jeho vliv na zpracování projektového podkladu je rovněž nezbytný. Stavebně technické průzkumy provádíme na stávajících objektech i novostavbách. Specializujeme se na komplexní diagnostiku železobetonových, ocelových, dřevěných a zděných konstrukcí, a to pomocí destruktivních, semidestruktivních (MDT) a nedestruktivních (NDT) metod.

Zejména u rekonstrukcí hrozí, že se realita liší od předpokladů v projektové dokumentaci, a to z důvodu nepřesného průzkumu skutečného stavu konstrukcí. Nepřesnosti v průzkumech jsou dány mnoha faktory a jedním z nich bývá nedostatečný přístrojový aparát a přesnost diagnostických metod. Možnosti průzkumů se s vývojem techniky značně posouvají, a to zejména v oblasti nedestruktivní diagnostiky.

1. Průzkumy stavebních konstrukcí

Během projekčních prací pro přípravu nadstavby nadzemního podlaží jednoho objektu jsme prováděli stavebně technický průzkum konstrukce schodiště. Na základě požadavků zástupce objednatele bylo provedeno zjištění druhu materiálu, způsobu uložení schodiště ve stěně a v místě návaznosti na stropní konstrukci a zjištění charakteristických rozměrů schodiště. Ačkoliv se někomu na první pohled jevilo schodiště jako betonové, opak byl pravdou. Zjistili jsme, že nosná konstrukce schodiště je tvořena železnou konstrukcí. Vzhledem k období výstavby však nebylo jasné, zda se jedná o standardní ocel, kterou lze svařovat, a případně o jaký konkrétní typ oceli se jedná. Z tohoto důvodu bylo nutno analyzovat materiálové složení železných prvků, a to zejména obsah uhlíku použité slitiny. To umíme nedestruktivně zjistit například použitím spektrometrického měření. Spektrometr je zařízení, které je schopno určit prvkové chemické složení materiálu. Nadstavbou softwaru zařízení jej lze poté s výhodou využít například i pro třídění kovů a slitin.

Pomocí spektrometru OLYMPUS DELTA jsme určili druh materiálu, konkrétně se jednalo o ocel typu S235JR, a to jak u zkoušeného průvlaku, tak i u schodnice. Nedestruktivním měřením tloušťky pomocí ultrazvuku bylo zjištěno, že spodní pásnice má pozvolně zvětšující se tloušťku směrem ke stojině, což naznačuje, že se v obou případech jedná o válcované profily. Měření tvrdosti bylo stanoveno na stojině metodou podle švédského inženýra Brinnela. Tvrdost podle Brinella se označuje akronymem HB (Brinell hardness). Na stojině průvlaku byla naměřena hodnota HB = 126 a na stojině schodnice hodnota HB = 115.

Dále jsme změřili na základě požadavku statika dimenze prvků. Průvlak tvoří dvojice válcovaných ocelových profilů tvaru I výšky 240 mm a tloušťky stojiny 10 mm. Šířka příruby je 105 mm a její tloušťka činí 12 mm. Schodnice je tvořena válcovaným ocelovým profilem tvaru I výšky 200 mm a tloušťky stojiny 8 mm. Šířka příruby je 100 mm a její tloušťka činí 10 mm.

Čtěte také: Zakládání staveb: Nové normy a technologie

Provedením sondy v místě styku průvlaku a nosné stěny jsme ověřili, že jeho uložení na této vnitřní stěně činí přibližně 280 mm. Průvlaky jsou uloženy na kamenném podstavci. Ve směru kolmém na průvlak nebyl zjištěn žádný jistící průvlak. Průvlak je uložen volně na kamenném podstavci v kapse v cihelném zdivu. Průzkumem bylo dále zjištěno, že schodišťové stupně jsou uloženy přímo na ocelovou schodnici, přičemž na protější straně ocelové schodnice jsou schodišťové stupně uloženy na nosnou stěnu z cihel plných pálených.

Z průzkumných prací byla zpracována podrobná závěrečná zpráva včetně roztříděné fotodokumentace dle jednotlivých zkoumaných částí a zpracování schémat zkoumaných detailů konstrukcí. Projektant tak získal díky průzkumu dostatek informací pro správný návrh navazujících prvků.

2. Diagnostika stavebních konstrukcí

Diagnostika stavebních konstrukcí je klíčová pro zjištění jejich aktuálního stavu a pro plánování oprav či rekonstrukcí. Mezi nejčastěji používané metody patří:

  • Ověřování skladeb konstrukcí (střechy, fasády, terasy, spodní stavby, apod.)
  • Zjišťování vlhkosti a zasolení zdiva (odběr vzorků včetně laboratorního rozboru)
  • Zjišťování přítomnosti azbestu ve stavbách (odběr vzorků včetně laboratorního rozboru)
  • Kamerové zkoušky (komíny, potrubí apod.)
  • Kopané sondy (ověřování hloubky založení objektu a geometrie základových konstrukcí, zjištění míry zhutnění zeminy)
  • Průzkumy dřevěných konstrukcí, měření vlhkosti dřevěných prvků, odběry vzorků a mykologické rozbory
  • Zjišťování tloušťky kovových prvků v rozmezí 0,8 mm - 250 mm pomocí ultrazvukového tloušťkoměru
  • Zjišťování tvrdosti kovů s převodem na hodnotu meze pevnosti v tahu pomocí přenosného tvrdoměru
  • Průzkumy historických objektů a jejich konstrukcí

2.1 Zjišťování pevnosti zdiva z cihel plných pálených

Zděné konstrukce prochází historicky dlouhodobým vývojem, zejména co se materiálové charakteristiky týče, a tuto skutečnost je při diagnostice i návrhu zděných konstrukcí vždy zohlednit. U starších typů zděných objektů se lze poměrně snadno setkat se zdivem z cihel plných pálených. Jedná se o kusový zdící prvek, který má v našich končinách bohatou tradici výroby i zabudovávání do staveb.

U zdiva z cihel plných pálených sledujeme důležité parametry, kterými například jsou:

Čtěte také: Zjistěte vše o suchých stavbách

  • Skladba / složení zdiva
  • Materiálová charakteristika
  • Pevnostní charakteristika
  • Vazba zdiva a kvalita jejího provedení
  • Prostorová tuhost zdiva (např. ztužující věnce, táhla apod.)
  • Trvanlivost zdiva (mrazuvzdornost, působení solí apod.)
  • Jiné vady a poruchy (např. trhliny)

Dále se budeme zabývat především diagnostikou pevnostních charakteristik zdiva, což jsou údaje potřebné zejména pro práci statiků. Většinou o pevnosti zdiva jako celku rozhoduje pevnost méně únosného článku zdiva, což je malta. Existuje několik možných způsobů zjišťování pevnosti malt ve spárách a cihelných kusových dílců z cihel plných pálených. Provedení zjištění pevnostních charakteristik je v zásadě možné třemi metodami:

  • Destruktivní metody (např. jádrové vývrty)
  • Semidestruktivní metody (např. lokální narušování)
  • Nedestruktivní metody (např. tvrdoměrné metody zkoušení)

Aby byl vzorek pro vyhodnocení kompletně destruktivní metodou reprezentativní, dochází obvykle k nevratnému a poměrně viditelnému zásahu do zdiva. Podle našeho názoru spočívá nejvíce vypovídající metoda o zjišťování pevnostních charakteristik zděných konstrukcí z cihel plných pálených v kombinaci destruktivního a semidestruktivního zkoušení. Konkrétně se jedná o provádění lokálního narušování zdiva speciálně upravenou vrtačkou (např. přístroj KV-3, modernizovaná Kučerova vrtačka), které je doplněno prováděním jádrových vývrtů do vazáků zdiva.

Lokální narušování se provádí do cihelných prvků i do malty. K tomuto účelu se používá speciálně upravená vrtačka, která je založena na měření odporu proti vnikání vrtáku. V praxi se lze s touto vrtačkou setkat pod názvem Kučerova vrtačka. Tato vrtačka prošla vývojem od své první čistě manuální verze, až po její elektrifikovanou verzi s názvem PZZ 01. V současnosti používáme její nejmodernější variantu s mikroprocesorem, jež nese název KV-3.

Zkoušení se provádí na očištěné zdivo od omítky s důrazem na očištění spár do hloubky 20 mm. Zkušební místa se vybírají ve vzdálenosti min. 50 mm od styčné spáry a dále min. 40 mm mezi zkušebními místy. Vstupními daty pro vyhodnocení pevnosti zdiva jsou naměřené hodnoty hloubky vrtání do cihelných prvků a do malty podle předem nastavených stupňů vrtání. Dle převodní tabulky obecných kalibračních vztahů pro tento zkušební postup se stanoví odpovídající hodnoty pevnosti v MPa. Pro statistické vyhodnocení naměřených hodnot je pak nutno provádět minimálně 5 zkušebních vrtů, přičemž naměřené hodnoty odchylující se o více jak 30 % od aritmetického průměru se vyloučí.

Charakteristické hodnoty pevnosti zdiva v tlaku (fk) se stanoví podle ČSN EN 1996-1-1+A1, čl. 3.6.1.2. Výpočet se provádí podle vzorce:

Čtěte také: Jak se změnila pravidla požární bezpečnosti staveb

fk = K . fb0,7 . fm0,3

kde:

  • K je konstanta pro zdivo s běžnou maltou,
  • fb je průměrná normalizovaná pevnost zdících prvků v tlaku [MPa],
  • fm je pevnost malty v tlaku [MPa].

Výsledkem diagnostiky pevnostních charakteristik zdiva je tedy stanovení charakteristické pevnosti zdiva v tlaku fk, které slouží jako podklad pro statika ke stanovení návrhové pevnosti zdiva.

2.2 Nedestruktivní zjišťování betonářské výztuže

V rámci stavebně technických průzkumů železobetonových konstrukcí se lze poměrně často setkat s různými limitujícími omezeními, která mohou mít negativní dopad na očekávané výsledky diagnostických prací. Jedním z častých omezení jsou provozy, kde je nutno provádění destruktivních metod omezovat na naprosté minimum. Nicméně například zjišťování technických parametrů betonářské výztuže nebo krycí vrstvy výztuže jsou zcela nepostradatelným podkladem pro zpracovatele statického posudku. K tomuto lze s výhodou použít nedestruktivních metod hledání výztuže. Diagnostický tým DEKPROJEKTU je vybaven moderní a vysoce přesnou hledačkou výztuží v železobetonových konstrukcích HILTI PS 300 Ferroscan, která je modernizovaným nástupcem svého předchůdce s označením PS 250.

Je nutno však upozornit, že ačkoliv se jedná o nedestruktivní zkoušení, tak destruktivnímu zásahu do konstrukce se úplně zcela vyhnout nelze. Pro získání co nejpřesnějších informací je nutno provést ověřovací sondu a podle ní přístroj nakalibrovat. Tímto lze pak dosáhnout přesnosti měření s odchylkou 1 %, a to až do hloubky 200 mm od povrchu betonové konstrukce. Zjištěné informace jako krytí výztuže, průměr výztuže či osové vzdálenosti prutů se zobrazují přímo na dotykovém displeji zařízení. Data z měření lze zobrazit a exportovat. Mezi další metody patří také ověřování polohy, krycí vrstvy, dimenze a druhu betonářské výztuže sekanými sondami.

Další metody pro zjišťování pevnosti betonu zahrnují:

  • Provádění jádrových vývrtů, zjišťování pevnosti betonu v prostém tlaku (odběr vzorků včetně laboratorních zkoušek)
  • Nedestruktivní zjišťování pevnosti betonu v tlaku pomocí Schmidtova tvrdoměru

2.3 Zkoušení podkladu betonových konstrukcí a karbonatace betonu

Během přípravných prací spojených s projektováním jsou často opomíjenou částí železobetonových konstrukcí jejich povrchy. Přitom právě úprava podkladu je podstatnou technologickou operací, od které se do značné míry odvíjí kvalita a soudržnost nově aplikovaných správkových hmot. Povrch konstrukcí a jeho kvalita bývá často velmi proměnlivá, a proto je žádoucí, aby před plánovanou opravou vždy proběhla jeho kontrola a zmapování. K tomu kromě vizuální kontroly může sloužit například i akustické trasování, které spočívá v sunutí ocelové kuličky průměru 50 mm po zkoušeném povrchu. Předmětem posuzování je změna zvuku při posunu kuličky, která detekuje dutiny a povrchové oblasti oddělené trhlinami. Přídržnost povrchových vrstev betonu v tahu lze poté stanovit zkouškou odtrhu. Ta se provádí nalepením zkušebního terčíku rychle tuhnoucím lepidlem. Po vyzrání lepidla se terč ořízne a provede se odtrhnutí nalepeného vzorku. Posuzuje se hodnota přídržnosti v MPa a způsob odtrhnutí povrchové vrstvy. Touto zkouškou lze získat představu o přídržnosti vrstev a současně může posloužit i jako podklad pro návrh nové správkové hmoty.

Povrchové vrstvy betonu v průběhu času však mohou ztrácet na své kvalitě a ochranných schopnostech betonové vrstvy, která chrání betonářskou výztuž před korozí. Jedním z těchto procesů může být například karbonatace. Karbonatace betonu je chemický proces, při kterém dochází ke ztrátě schopnosti betonu pasivovat výztuž. Karbonatace betonu vzniká v návaznosti na reakci oxidu uhličitého a produkty hydratace cementu. Oxid uhličitý se v průběhu dostává do betonu, kde reaguje nejprve s hydroxidem vápenatým, který je rozpuštěn v pórové vodě. Důsledkem tohoto procesu je snižování alkality betonu. Čerstvý beton má hodnotu pH přibližně 11. Vysoká hodnota pH chrání výztuž před působením vody a kyslíku. V betonu dobré kvality je tedy průběh vzniku koroze pomalý. Při procesu karbonatace pH betonu však klesá, přičemž když se dostane pod hodnotu cca 9,2 - 9,6 a níže, dochází ke ztrátě schopnosti pasivovat výztuž (tzv. depasivace výztuže). Výsledkem je počátek korozního procesu, kdy dochází k oxidaci železa a výsledkem je obecně známá rez. Korozní produkty poté mohou nabývat na objemu až čtyřnásobek svého objemu, což může mít za následek například odpadávání betonové krycí vrstvy výztuže.

V rámci průzkumných prací železobetonových konstrukcí lze s výhodou tyto informace o stavební konstrukci zjišťovat přímo v rámci terénní diagnostiky. K tomuto účelu se používají různé acidobazické (kolorimetrické) indikátory. Diagnostici společnosti Dekprojekt používají ke stanovení hloubky zkarbonatované vrstvy betonu fenolftaleinový roztok v etylalkoholu. Jedná se o roztok, který indikuje přechod povrchu s vyšším pH 9,6. Zkarbonatovaná vrstva s pH pod 9,6 zůstává bezbarvá, zatímco zdravější část betonu s pH nad 9,6 se zbarví do sytě fialové barvy. Tato hodnota pH přibližně odpovídá hranici ztráty pasivační ochrany betonu. S výhodou lze tedy barevným přechodem přímo na stavbě demonstrovat poměrně přesnou hranici betonové vrstvy, kterou je v rámci rekonstrukce potřeba odstranit a nahradit novou vrstvou.

3. Stavebně historický průzkum (SHP) a operativní průzkum (OPD)

Stavebně historický průzkum (SHP) je exaktní vědecká metoda, jejímž cílem je kompletní poznání a zhodnocení stavby. Výsledky slouží jako jeden ze základních podkladů pro kvalitní a efektivní památkovou péči, zejména při určování optimálních podmínek obnovy nemovitých památek. Současně přináší široké spektrum poznatků pro řadu vědních oborů i popularizační činnost. SHP vychází z detailního poznání stavby a jejího popisu, dále ze shromáždění všech relevantních písemných, plánových i obrazových materiálů; jejich zpracování, utřídění a vyhodnocení vztažené k celé době existence zkoumaného objektu. Nutným podkladem průzkumu je přesné zaměření objektu. Specifika stavebního průzkumu historických a sakrálních staveb vyžadují zvláštní přístup.

Podobné postupy využívá operativní průzkum (OPD), jenž se provádí v průběhu stavebních prací, když se při zásahu do konstrukcí či omítek objeví nové prvky a skutečnosti. Podstatou operativního průzkumu je převážně zaměření nálezových situací s podrobnou fotodokumentací a následné vypracování nálezové zprávy s interpretací nových poznatků. Mnohdy jde o dokumentaci situací, které budou na dlouhou dobu opět zakryty (například dokumentace zdiva při opravách omítek, dokumentace krovů při výměnách poškozených částí nebo dokumentace nově nalezených architektonických článků). Operativní průzkum se zaměřuje i na dokumentaci dlouhodobě chátrajících a poškozených objektů ohrožených zánikem.

tags: #pruzkumy #staveb #referat #informace

Oblíbené příspěvky: