Doporučení pro návrh a provádění betonových stropních konstrukcí

8.3.2

Doporučení pro návrh a provádění betonových stropních konstrukcí

 NahoruŽelezobetonové monolitické stropy

Kdy se rozhodneme pro monolitickou variantu železobetonového stropu?

Výhody monolitických stropů z hlediska konstrukčního:

• dispoziční volnost, téměř libovolné otvory pro komunikace a propojení podlaží,

• jednoduché řešení předsunutých konstrukcí (nepodepřené balkony apod.),

• možnost optimálního nadimenzování konstrukce,

• nejlepší shoda statických předpokladů s účinky skutečného zatížení,

• vysoká tuhost konstrukce (poddolovaná území, seismické oblasti),

• jednoduché kotvení souvisejících konstrukčních prvků,

• homogenita konstrukce (odpadají spáry mezi panely, nestejné předpětí a průhyby prvků),

• exaktní napojení na svislé konstrukce.

Výhody realizační:

• při odpovídajícím technickém vybavení, zvládnutí technologie a fungující organizaci činností představují velmi efektivní způsob realizace stropních konstrukcí,

• stropy lze realizovat i na staveništi bez možnosti použití těžké zdvihací techniky, případně u rozptýlené menší výstavby, kde nasazení těžkých zdvihacích mechanizmů je neekonomické.

Nevýhody

• velká spotřeba řeziva nebo nutnost použití nákladných bednících systémů,

• náročnost na speciální kvalifikaci pracovníků (tesaři vyučení nebo zaškolení, železáři, betonáři),

• řada mezioperačních kontrol,

• mokrý proces,

• technologické přestávky,

• náročná ochrana při betonáži za nízkých teplot.

K odstranění či zmírnění nevýhod slouží technologická opatření:

• systémové bednící soustavy,

• sofistikované výztužné systémy,

• centralizovaná výroba polotovarů (betonové směsi, armatury),

• mechanizovaná doprava a ukládání betonové směsi,

• urychlování tvrdnutí betonové směsi (vibrování, propařování, vakuování).

 NahoruDOPORUČENÍ PRO NÁVRH

Řešení nosné konstrukce stropu není jen otázkou statického výpočtu. Nosná konstrukce stropu je součástí vodorovné konstrukční části objektu, která jako celek musí mít požadované vlastnosti a současně musí být v relaci s ostatními částmi stavebního díla (svislé nosné i nenosné konstrukce, technické vybavení budovy a další).

Z tohoto hlediska je též třeba chápat funkci statických výpočtů a konstrukčního řešení – nejen jako průkaz bezpečnosti navržené konstrukce, ale jako součást vytváření a hodnocení konstrukce, prokázání její hospodárnosti a souladu s požadavky na ni kladenými. Musí se jednat o kontinuální proces návrhů a hodnocení započatý v době, kdy konstrukce stavebního díla je definována pouze prostorovým rozmístěním (v souladu s provozem, výrazem budovy, podmínkami vnějšího prostředí a posléze funkčním uspořádáním jednotlivých prvků) a končící předáním návrhu díla k realizaci.

Pojem stavební dílo je přitom velmi obsáhlý – od rodinného domku, splňujícího kritéria sociálního bydlení, po rezidence, obchodní prostory, občanské stavby a reprezentační objekty nadnárodních společností.

Po ujasnění předmětu stavebního díla je možné se zaměřit na jednotlivé oblasti konkrétních problémů:

• Základním požadavkem (mnohdy i problémem) při výpočtu stropních konstrukcí je stanovit zadávací údaje. Vstupům vkládaným do výpočtu (např. způsob uložení, podepření, spolupůsobení okolních konstrukcí, otvory, rozdělení zatížení a další) je proto třeba věnovat mimořádnou pozornost. A po prvních výpočtech je třeba se ke vstupům znovu vrátit a posoudit, zda možné konstrukční úpravy nepřispějí k vhodnějšímu řešení.

  Stropní nosné konstrukce často nepůsobí odděleně, jak ve vztahu k vodorovným, tak i svislým konstrukčním částem. Možnost vytváření nejrůznějších kombinací plošných železobetonových konstrukcí není v současné době limitována náročností jejich statického, resp. dynamického výpočtu, ale obtížností nebo ekonomickou nevýhodností jejich realizace. Současně s rozvojem výpočtových metod se boří i některé zažité představy – např. o tom, že svislé nosné konstrukce (vnitřní nosné stěny apod.) by měly procházet souvisle celým objektem a maximálně v nejvyšším podlaží lze některé vynechat. Tvůrce interiéru tím získává další možnosti přizpůsobit půdorys uživatelským požadavkům.

• Účinky působící na konstrukci, tj. silové účinky zatížení, vynucené deformace, objemové změny, seismické účinky a další se ve standardních případech zavádějí podle předpisů platných pro příslušný typ stavby, v současné době postupně harmonizovaných v rámci Evropské unie. Přihlíží se k požadavkům uživatele (např. únosnost stropů, prostředí, technologie provozu, architektura), lokalitě stavby, na niž závisí klimatické nebo seismické účinky a posuzuje se spolehlivost, navržených konstrukcí. V ojedinělých případech se některé účinky vyšetřují experimentálně na modelech.

• Určení odezvy konstrukce (vyvozené vnitřní síly a deformace) na vnější účinky není vždy jednoznačně předepsáno a je možné v některých případech volit z alternativních postupů.

  Nejpodrobněji jsou teoreticky propracovány výpočtové metody podle teorie lineární pružnosti. Počítačové programy založené na metodě konečných prvků (MKP) jsou využitelné pro jakýkoliv typ plošné konstrukce, včetně konstrukce složené z plošných a prutových prvků. Dovolují bez obtíží modelovat libovolný půdorysný tvar desky, způsob podepření, proměnnou tuhost desky (vč. otvorů s nulovou tuhostí) a její zatížení. Z vypočtené průhybové funkce můžeme získat všechny potřebné dimenzovací veličiny a údaje (např. ohybové a kroutící momenty, posouvající síly, hlavní momenty a jejich směry). V řadě programů pro řešení desek metodou konečných prvků je zapracováno i zpřesnění řešení pro tlusté desky (tzv. Mindlinova teorie zohledňující vliv smyku na funkci přetvoření). Výpočet, zaručující plnění podmínek rovnováhy i kompatibility přetvoření, výslovně připouštějí národní i evropské normy jako základ, z něhož lze vycházet při posuzování jak pro mezní stav použitelnosti, tak i mezní stav únosnosti konstrukce. Samozřejmě je třeba se seznámit s podmínkami, které tyto normy ukládají.

• Podrobněji a výstižněji umožňuje sledovat odezvu betonové konstrukce výpočet podle teorie fyzikální nelinearity. Výpočet zvažuje všechny činitele, jež ovlivňují rozdělení silových účinků zatížení v konstrukci (pokles ohybové tuhosti průřezu nad mezí vzniku trhlin, reologické vlastnosti betonu, použití výstižnějšího pracovního diagramu betonu a výztuže). Praktické využití vázne především na skutečnosti, že pro výpočet jsou potřebné detailní znalosti o vlastní konstrukci v širších souvislostech (např. vyztužení, časové informace o zatěžování, prostředí konstrukce), známé až po podrobném návrhu konstrukce. Jejich náročnost je předurčuje spíše k řešení výzkumných úloh než ke standardním výpočtům ve stavební praxi.

  Výpočet podle teorie plasticity lze použít např. pro posouzení desek na mezní stav únosnosti, jsou-li splněny určité omezující předpoklady, týkající se tažnosti výztužné oceli a její průřezové plochy.

• Statik musí mít o výsledcích získaných výpočetní technikou obecnou představu a musí umět odhalit nejen hrubé, tzv. řádové chyby, způsobené většinou chybami v zadání, ale musí umět posoudit i případné odchylky výsledků (např. průběh namáhání v okrajových částech prvku) vzniklé některými specifickými vlastnostmi použitých algoritmů a jejich případných omezení. Většinou se jedná o známé vlastnosti výpočtových programů, které tvůrci či jejich uživatelé při rutinním používání běžně znají.

• Výstižnost výpočtu má být přiměřená významu konstrukce, přičemž jsou přípustná taková zjednodušení výpočtu, při kterých jsou dodrženy alespoň silové a momentové podmínky rovnováhy, podmínky spojitosti (kompatibility) přetvoření a podmínky skutečného uložení konstrukce.

  Přestože rychlý rozvoj metod stavební mechaniky a výpočetní techniky zdánlivě zpochybňuje význam zjednodušených řešení, podrží si tato řešení svou nezastupitelnou roli při rychlé a účinné kontrole výsledků náročnějších výpočtů a při navrhování běžných konstrukcí díky omezenému množství vstupních údajů i nezbytných výsledků. Vychází se přitom z empirických poznatků, získaných četnými laboratorními zkouškami a pozorováním realizovaných staveb. Tyto zkušenosti jsou většinou formulovány v normách v podobě instrukcí pro projektování a použití zjednodušených návrhových metod, případně empirických doporučení.

  Pokud máme v úmyslu použít k výpočtu statických veličin přibližnou metodu, je třeba mít na vědomí, že neexistuje žádná metoda universální. Je třeba volit individuálně takový způsob přibližného výpočtu, který pro podmínky konstrukce dává výsledky nejvíce se přibližující výpočtům exaktním. V odborné literatuře, věnující se statickým výpočtům konstrukcí, najdeme výsledky porovnání pro jednotlivé případy konstrukčních uspořádání jako vodítko k získání přesnějších a hospodárnějších výsledků i za použití zjednodušených postupů výpočtu.

• Názory na význam a způsob posuzování mezního stavu šířky trhlin se dosud vyvíjejí. ČSN EN 1992-1-1 (Eurocode 2) klade větší důraz z hlediska trvanlivosti a vzhledu betonové konstrukce na správné rozdělení výztuže po celém taženém obvodu a vhodně volený (co nejmenší) průměr výztužných vložek než na výpočet teoretické šířky trhlin. Na rozdíl od trámů však tyto novější náhledy nepřinášejí žádné zásadnější změny pro návrh výztuže deskových konstrukcí, které mají vždy celý tažený povrch rovnoměrně vyztužený a k menšímu jmenovitému průměru stejně vede nejmenší přípustná vzdálenost a limitovaný průměr vložek.

• Zúžení návrhu stropu pouze na jeho nadimenzování je dost krátkozraké. U malého rodinného domu se tento přístup v konstrukční ani ekonomické oblasti příliš neprojeví, jinak je tomu při rozsáhlejší výstavbě a specifických podmínkách. Zde hrají významnou roli i souvislosti ostatních konstrukčních částí, účel a vybavení objektu, požadavky a možnosti investora i možnosti a technické vybavení zhotovitele. Pokud chceme vytvořit kvalitní dílo, a tedy i stropní konstrukci, musí práce na projektu provázet těsná spolupráce všech partnerů.

  V rámci stavebního řešení se to týká koncepce řešení rozvodů sanitních instalací, energetických sítí a technologického zařízení. Tradiční řešení stropů vychází ze soustředění vodorovných rozvodů do konstrukce podlahy. Vyhovuje "ručnímu“ zpracování betonové směsi a ve značné (tradiční) tloušťce konstrukce podlahy umožňuje splnění i ostatních uživatelských požadavků.

Obr. č. 1: Rozvody v podlaze

Technologie zpracování povrchu betonových konstrukcí a vhodné podlahoviny umožňují snížit výšku podlahových konstrukcí (nulové podlahy) s tím, že vodorovné rozvody sanitních instalací jsou přesunuty do podhledu a slaboproudé rozvody signální a komunikační a rozvody počítačových sítí do speciálních lišt ve svislých konstrukcích. Mění se tím celková koncepce umístění prostupů i řešení technického vybavení budovy. Na zvážení projektanta je zhodnocení výhodnosti jednotlivých řešení pro konkrétní objekt a jeho vybavení.

Obr. č. 2: Rozvody v podhledu

Při rozpracování statického řešení (a samozřejmě též při realizaci) je třeba dbát na to, aby nedošlo ke změně statického schématu konstrukce. Může to být způsobeno zmonolitněním kloubů nebo posuvných částí, chybnou funkcí dilatací, otvory, kotvením břemen, ale i změnou tvaru konstrukčního prvku. U statiků je zakořeněná praxe jistit se proti možnosti výskytu namáhání, které nepodchytili výpočtem, dodatečným předimenzováním konstrukce "od oka“. V běžných případech se to dotkne obvykle pouze ekonomiky výstavby. V případě atypických řešení složitých a rozměrných stropních konstrukcí to může vést k výrazné změně zatěžovacího schematu s následnou změnou rozložení vnitřních sil a výsledkem zcela jiným, než statik svým jednáním předpokládal.

Všechny prvky, vytvářející konstrukci budovy jsou vzájemně spojeny spoji a vazbami a vytvářejí složitou prostorovou strukturu. Vzhledem k vazbám mezi jednotlivými prvky dochází k redistribuci namáhání z prvků vystavených působení zatížení do prvků původně nezatížených. Nezáleží na tom, zda je prvek určen k přenášení zatížení (tj. je součástí nosného systému) nebo zda je určen k plnění jiných funkcí (např. dělící příčka). Míra redistribuce je závislá na tuhosti prvků a vlastnostech vazeb, které je spojují. Zjištění míry a důsledků redistribuce je jedním ze základních úkolů projektanta. Většinou je redistribuce výhodná (u vlastní konstrukce snižuje absolutní hodnoty vnitřních sil a vyrovnává namáhání) a normová ustanovení a doporučení ji také využívají. Nesmíme však zapomínat, že je třeba z tohoto hlediska prověřit okolní konstrukční prvky s dimenzovaným prvkem nepřímo související!

Při rozhodování o volbě druhu konstrukce, geometrickém tvaru a rozměrech jednotlivých prvků je třeba zvažovat i její odolnost z dlouhodobého hlediska. O životnosti rozhoduje nejslabší článek systému, místo nebo část konstrukce, kde jsou vytvořeny k vzniku poruchy "nejvhodnější“ podmínky. Může se jednat o minimální průřez konstrukce, náhlou změnu tvaru nebo o celou oblast (např. tažené části) konstrukce.

Obr. č. 3: Vliv geometrického tvaru konstrukce

Obecně jsou tyto skutečnosti ošetřeny konstrukčními zásadami v normách a metodami posuzování stavebních konstrukcí. Pro celkovou odolnost konstrukce je důležitá velikost a tvar povrchu. Podstatný vliv má vnější prostředí (agresivita, dynamické namáhání apod.) a způsob ochrany konstrukce (např. podhledy).

Normové předpisy limitují přípustné průhyby konstrukčních prvků ohraničením ohybové štíhlosti (poměrem h/l). Je třeba si uvědomit, že absolutní hodnota průhybu jako funkce rozpětí není ohraničená. Tato skutečnost může za určitých okolností ohrožovat sousední konstrukční část. Proto při nosných prvcích větších rozponů (cca od L > 7 m) je požadován výpočet absolutní hodnoty průhybu, zejména, když průhyb může způsobit

• svislé trhliny na nich uložených stěn,

• značné přitížení příček a ztužujících stěn, oken apod. pod stropem,

• mimostředné zatížení podpor prvků nebo jiné porušení.

Tvarově stejná konstrukce stropu vyžaduje v různých provozních podmínkách odpovídající zvážení případných dopadů prostředí na konstrukci stropu jako celku. Týká se to nejen přímých účinků silových, ale např i působení vlivů povětrnostních, které mohou být kombinovány se specifickými požadavky vnitřního prostředí (např. strop nad temperovaným bazénem, na němž je zčásti situována venkovní terasa a na části ložnice).

a) standardní případ

b) terasa nad obytným prostorem

c) ochlazované spodní podlaží

d) vystupující konstrukce I

e) předsazený obvodový plášť

f) vystupující konstrukce II

Obr. č. 4: Některé varianty přechodu stropu do venkovní svislé konstrukce

Zavádění evropských norem do projektové praxe se projevuje i v úsporném kreslení výztuže, obvykle za pomocí nástavbových programů CAD systémů. Zjednodušení výkresu přineslo navíc zvýšení jejich přehlednosti, což se projevuje příznivě i v realizační fázi.

Obr. č.5: Ukázka výkresu spodní výztuže desky

 NahoruDOPORUČENÍ PRO PROVÁDĚNÍ

Technologie provádění betonových monolitických stropů představuje zpravidla řadu na sebe bezprostředně navazujících procesů: podskružení (podepření), bednění, vyztužování (armování), betonáž, odbedňování a ošetřování. Na zvládnutí každého z těchto dílčích procesů závisí výsledná kvalita hotového díla a jeho celková efektivita (náklady, lhůta realizace). Zaměříme se proto na některé aspekty, které tyto dílčí procesy ovlivňují.

 NahoruBednění konstrukcí

• Návrh bednění (zahrnující koncepční řešení, použité materiály a systémy, postupy provádění, limitující okolnosti a další) musí vznikat současně s volbou typu stropní konstrukce, respektive s rozhodováním o uplatnění určitého systémového řešení. Pokud tuto zásadu nerespektujeme, mohou bednící činnosti tvořit neúměrnou část nákladových a časových položek výstavby. Mějme na mysli, že

  • použitý způsob bednění musí odpovídat druhu a rozsahu objektu a předpokládanému postupu jeho výstavby,

  • tvar obedňované konstrukce nemusí být jednoduchý, ale musí být jednoduše realizovatelný dostupnými prostředky (dílci, mechanizmy, pracovníky).

• Každá konstrukce se působením zatížení deformuje. Specifikum konstrukce bednění spočívá v tom, že stropní konstrukce musí mít požadovaný tvar po odbednění. Bednění je namáháno nejen hmotností prakticky tekuté hmoty betonové směsi, ale též dynamickými rázy při zhutňování a nerovnoměrným zatížením při ukládání čerstvého betonu. Těmto vlivům musíme konstrukci bednění přizpůsobit – musíme volit vhodné materiály, jejich dimenze, spoje i prostorové zajištění. Vycházíme přitom z konstrukčních doporučení výrobců konstrukčních prvků bednění (např. únosnosti stojek, bednících dílců, podpůrných nosníků) a u stropních konstrukčních soustav z technických podkladů dodávaného systému.

• Velmi záludné je zajišťování tvaru a polohy konstrukčních prvků, po zhotovení skrytých (např. vnitřní žebra dutinových stropů). Nedostatečně upevněné části vnitřního bednění, špatně svázaná výztuž, nedostatečně fixované kotevní prvky a prostupy mohou v průběhu betonáže změnit polohu, aniž by to bylo po zhotovení stropu patrné. Nutností je důsledná mezioperační kontrola dostatečného a přesného fixování všech částí konstrukce.

• Při požadavku realizovat bednění monolitických stropů je vhodné zvážit disponibilní technologické možnosti (materiálové, vybavení mechanizací, profesní, praktické zkušenosti). Při návrhu druhu bednění je třeba řešit obrátkovost bednících dílců na objektu a potřebu optimalizovat případným pronájmem (dílců i mechanizace). Zadat bednící práce firmě (nebo pracovní četě), která se na tyto činnosti specializuje, je často správné řešení (z hlediska kvality, času i nákladů).

• Před realizací systémového bednění musí být pracovníci podrobně seznámeni se ZTP (Závaznými technologickými předpisy) výrobce tohoto bednění. Musí si ověřit reálnost použití v daném případě jak s ohledem na dostupnost potřebných dílců, tak z hlediska případných nadstandardních požadavků (tvar, prostupy, kotvení prvků a další). Prověřit je třeba všechny fáze – zřízení, demontáž, dopravu. Poučka z oblasti "dobrých rad“, že návod k použití se čte, až když vše selže, není na místě.

• S volbou konstrukčního systému stropů jde ruku v ruce rozhodování o použití mechanizačních prostředků. Téměř vždy se jedná o individuální posouzení konkrétního případu. Svou roli hraje především rozsah a složitost prací, umístění v objektu, charakter bednících materiálů nebo systémů bednění. Celou problematiku je třeba řešit komplexně jak z hlediska konstrukčního (vazba na ostatní konstrukční části objektu a stavby), tak časového i ekonomického.

• Před zahájením bednících prací je třeba prověřit, zda jsou v předepsané kvalitě dokončeny předchozí činnosti a konstrukce podle projektové dokumentace. Prověřují se především rozměrové přesnosti a provedení souvisejících konstrukčních částí (kotvení, prostupy, věncové prvky apod.).

• Konstrukční částí stavby, na něž strop navazuje (především svislé nosné konstrukce) musí být ve stadiu výstavby, se kterým počítá projektová dokumentace (např. vyrovnaná ocelová konstrukce, ukončené základní dotvarování zděných konstrukcí).

• Při sestavování bednění je třeba dbát, aby nebyly tvarově vyčerpány povolené tolerance – doporučuje se pohybovat v oblasti 0,6 až 0,8 předepsaných hodnot.

• Výhodné je navrhovat bednění tak, aby se jeho části daly postupně, bez poškození betonu a bezpečně, odbedňovat. Běžně se jedná o boční bednění prvků, ale projekt může řešit i uvolnění podpůrné konstrukce s dodatečným podepřením vodorovné konstrukce.

• Pro zvláštní druhy bednění (posuvné, pojízdné, tunelové apod.) je třeba vypracovat samostatný předpis – jako součást projektové nebo dodavatelské dokumentace.

• Klíčovou roli při bednění stropu má podpěrná konstrukce. Výběrem druhu konstrukce ovlivňujeme ekonomiku (lhůtu provádění a náklady) a vlastním prováděním kvalitu díla (zejména tvar prvku). Dostatečně únosná podpěrná konstrukce bednění musí být vždy řádně zabezpečena proti všem možným silám a přetvoření (vzpěr – vybočení, posunutí, pružné stlačení, pokles podpory – stlačení podloží). Použije-li se konstrukce dřevěná – nyní využívaná většinou pouze u jednotlivých prvků a u roztroušené výstavby – musí být spojena řádnými tesařskými vazbami, ocelovými hmoždinami nebo jinými spolehlivými spoji a zabezpečena proti přetvoření zatlačováním jejich jednotlivých částí. Kovová podpěrná konstrukce umožňuje snadné a přesné nastavení výšky podepření a ve spojení s typovými prvky bednění, resp. v rámci bednících soustav, je dnes standardním způsobem podepření betonových stropních konstrukcí.

• Tvar konstrukce musí odpovídat představám projektanta nejen bezprostředně po zhotovení, ale i v průběhu jejího užívání. Jedním z doporučení norem proto je zvážit nadvýšení konstrukce při výrobě s ohledem na přetvoření za provozních podmínek a s ohledem na její vzepětí od předpětí. Přetvoření je široký pojem, zahrnující přemístění, průhyb, pootočení i amplitudu kmitání. Stejně široké jsou požadavky, které jeho velikost limitují: provozní, konstrukční a estetické. Přetvoření se zpravidla zjišťuje ze základních kombinací zatížení. O tom, zda lze anebo je vhodné stavební nadvýšení konstrukce provést, rozhodují konstrukční a provozní požadavky, zejména požadavky na eliminaci pružného přetvoření podpěrné konstrukce, pružný průhyb hotové konstrukce a průhyb vlivem dotvarování. Pokud projektant s ohledem na uvedené požadavky nestanoví jinak, u konstrukcí, které mají rozpon větší než 6500 mm, se provádí nadvýšení o velikosti 1/300 rozpětí, nejméně však 20 mm.

• Z konstrukčních a provozních požadavků vycházejí i Technické podmínky sofistikovaných konstrukčních systémů, které konkrétní údaje o potřebném nadvýšení pro jednotlivé případy uvádějí, jak je uvedeno dále.

• Bednění musí být sestaveno tak, aby bylo těsné (aby nedocházelo k vyplavování jemných složek a porušení povrchu), vnitřní povrch musí být čistý a opatřený ve stejnoměrné vrstvě schváleným odbedňovacím prostředkem. Vkládané distanční vložky nesmí narušovat vzhled a trvanlivost konstrukce.

• Před betonáží je třeba zkontrolovat provedení všech prostupů, kotevních prvků a otvorů (poloha, zajištění). Vhodné je ověřit si, zda od návrhu projektu nedošlo ke změnám a novým požadavkům.

• Součástí bednění mohou být povrchy zděných konstrukcí a jiných materiálových alternativ. Jejich úprava před betonáží musí odpovídat požadavkům, které jsou na spolupůsobení kladeny (např. vlhčení cihelných tvarovek pro zajištění spojení materiálů).

• Kontrola, vyčištění a ošetření povrchu bednění stropů nejsou sice tak problematické jako u nesnadno pohledově přístupných bednění stěn a sloupů, není je však možné podceňovat. A to jak po zhotovení, tak před vlastní betonáží. Značné problémy z hlediska čistoty povrchu činí požadavek na podhledové betony stropní konstrukce. Zejména při prodlužování cyklu výroby se na bednění nalepí prach, který je v podstatě neodstranitelný a důsledky je třeba odstraňovat broušením konstrukce. Kvalitu povrchu znehodnotí i nevhodně aplikované nebo nepovolené odbedňovací prostředky. K fatálním poruchám vedou shrnuté části odpadů produktů stavební činnosti do nesnadno přístupných míst. Výjimkou nejsou "zapomenuté“ pracovní nástroje a pomůcky, obaly a části výstroje.

 NahoruVyztužování

Převážná část výztuže se vyrábí v mechanizovaných dílnách. Součástí armovacích prací je proto i zajištění dodávky výztužných prvků (materiálu nebo výrobku), primární a vnitrostaveništní doprava a uložení do konstrukce stropu.

• Jednotlivé položky výztuže musí být řádně označené identifikačními štítky, aby bylo zaručeno jejich přesné určení.

• Na jednom objektu by se neměly vyskytovat zaměnitelné druhy výztuže.

• Tvar a rozměry výztužných prvků musí být voleny s ohledem na dopravu a manipulaci, aby nedocházelo k jejich zakřivení nebo poškození.

• U výztužné oceli požadujeme hutní atesty, osvědčující projektem požadované vlastnosti (resp. doložení Prohlášení o shodě deklarující dodržení příslušných norem, předpisů, speciálních požadavků). Při vstupní kontrole se zaměřujeme i na čistotu povrchu a případnou korozi. Praktická zkouška o hloubce postupu koroze: rez musí jít setřít rukavicí.

• Betonářská výztuž musí být v konstrukci uložena podle projektu. Znamená to použít tvarově exaktní prvky a zajistit jejich polohu tak, aby zhotovená výztuž odolala vlivům betonáže, zhutňování i mimořádným namáháním (např. zašlapání apod.). Zde hraje důležitou roli i rozhodování o délce prvků a jejich profilech.

• Pro zabezpečení stanovené krycí vrstvy betonu se používají různé distanční podložky. Nejvhodnější jsou z umělých hmot, betonové nebo vláknocementové. V žádném případě nelze použít podložky z materiálu, který podléhá korozi nebo způsobuje skvrny na povrchu konstrukce. Nesmí být použity podložky dřevěné.

• Při ukládání výztuže je třeba věnovat pozornost místům křížení nosné výztuže, kde se mohou nevhodně provedenými spoji (např. shlukem vázacího drátu) vytvořit podmínky pro vznik dutin při betonáži.

• Příliš husté vyztužení může být překážkou správné betonáže prvku. Návrh konstrukčniho prvku a způsob vyztužení je třeba řešit s ohledem na snadné provádění armovacích prací i možnost bezproblémového uložení a zhutnění betonové směsi. Platí zásada: pokud je správně zvolen druh konstrukce, nevznikají problémy s vyztužením a následně ani s betonáží. Právě v tom se projevuje zkušený projektant.

• Výztužné prvky lze nastavovat stykováním přesahem, šroubovými spojkami nebo svařováním. Stejně tak je lze spojovat do výztužné konstrukce vázáním i svařováním. Svařování výztuže na stavbě (i když je to nejúčinnější způsob stykování) by se mělo omezit na případy, kdy je to zdůvodnitelné (technicky, ekonomicky). Výztuž na stavbě je výhodné sestavovat rychlým, technologicky nenáročným způsobem z promyšleně navržených částí, komerčně dodávaných nebo připravených v dílnách (ohýbárnách či armovnách).

• Při stykování výztuže je nutno postupovat podle výkresů výztuže. Zejména též z toho důvodu, že správné určení délky přesahu tahové výztuže je relativně komplikované (množství vlivů a normových omezení – viz ČSN 73 1201-88 změna Z2/1994). Vzhledem k tomu, že se jedná v podstatě o kotvení výztuže v betonu, musí tomu také odpovídat prostředí styku (tloušťka betonu mezi rovnoběžnými stykovanými prvky).

Obr. č. 6: Základní pravidla pro uspořádání stykovaných vložek

Znalost působení vnitřních sil vyžadují při stykování i prvky konstrukcí, kde je třeba zohledňovat smyková napětí. V plánech výztuže se to např. projeví v rozmístění smykové (příčné, třmínkové) výztuže v oblasti styku přesahem.

Obr. č. 7: Příklad umístění třmínkové výztuže

Při stykování přesahem musí být délka přesahu rovna minimálně kotevní délce příslušné danému druhu, profilu, povrchové a koncové úpravě výztuže. Při posuzování mezer mezi vložkami je třeba zohlednit i velikost zrna v betonu použitého kameniva (ve smyslu ČSN P ENV 206-1 musí být t _s větší než max. zrno betonové směsi + 5 mm). Styky je vhodné umísťovat do míst mimo nejvíce namáhané průřezy. Obecně se povoluje v tažené části stykovat v jednom průřezu maximálně jednu třetinu výztužných prutů. Pravidla pro stykování platí při stykování jednotlivých prvků i výztužných sítí..

Obr. č. 8: Spodní výztuž desky po obvodě vetknuté

Rozptýlená výztuž nenahrazuje běžnou prutovou výztuž v betonu, ale má za cíl zlepšit některé vlastnosti betonu. Především se jedná o zlepšení vlastností betonu v tahu, omezení vzniku trhlin, zvýšení houževnatosti, únavové pevnosti a snížení deformací v důsledku zvýšení modulu pružnosti betonu. Do jaké míry a zda vůbec budou tyto vlastnosti zlepšeny, závisí na druhu a dávkování rozptýlené výztuže. Ponejvíce se používají ocelové drátky, skelná a polypropylenová vlákna. Do rozhodování o efektivitě použití zasahuje (většinou negativně) ekonomika.

Při kontrole uložené výztuže je třeba se zaměřit nejen na dodržení odchylek v uložení, ale zejména na hrubé chyby, způsobené uložením jiných výztužných prvků, než předpokládal projekt (záměna druhu oceli, profilu, tvaru), případně uložení správného prvku v jiné poloze.

Pro připomenutí uvádíme dva z osvědčených ručních nástrojů pro železáře na stavbě: vázačku a ohýbačku.

Obr. č. 9: Práce s vázačkou a ohýbačkou oceli

 NahoruBetonáž

Betonářské práce představují souhrn procesů, zahrnujících výrobu, primární a vnitrostaveništní dopravu, uložení, zhutnění, speciální zpracování a ošetřování.

Výroba betonové směsi se stále více přesouvá do centralizovaných výroben, které zaručují především standardní kvalitu. Pokud cyklus pokračuje odpovídající technikou (doprava automobilovými domíchávači a uložení čerpadly), není zpravidla nebezpečí znehodnocení směsi ani překročení doby zpracovatelnosti do počátku tuhnutí. Jinak je tomu, využívá-li se pouze některý článek tohoto řetězce. Obvykle brzdí proces některá fáze (např. vnitrostaveništní doprava a ukládání) a provizorně uskladněná směs (resp. vysypaná volně zem) na staveništi ztrácí své deklarované vlastnosti.

Dodavatel transportbetonu vyrábí betonovou směs vždy podle objednávky (v čase, množství, vlastnostech) a garantuje její deklarovanou kvalitu v místě a době předání. Z toho vyplývá, že objednatel betonové směsi musí v objednávce uvést nejen údaje o třídě betonu z projektu, ale musí znát celý technologický proces zpracování, který v konkrétním případě k zajištění potřebných vlastností vede, a požadavky z něj vyplývající v objednávce uvést. Musí udat zejména způsob užití betonu (základy, podlaha, skelet apod.) a zvláštní požadavky (druh použitého cementu, požadované přísady, požadavky na rychlost tuhnutí, případně omezení hydratačního tepla u masivních konstrukcí nebo při betonáži za vysokých teplot apod.). Jen tehdy bude jeho požadavek na dodavatele směsi zodpovědný, přísun směsi a vlastní betonáž bude plynulá, ukládání a zhutňování proběhne bez problémů a technologických prohřešků.

K ukládání betonové směsi je třeba využívat mechanizaci přiměřenou druhu konstrukce a rozsahu prací. U vodorovných konstrukcí jsou to zejména rotační laserové vytyčovací přístroje, speciální nástroje na rozhrnování směsi, vibrátory a vibrační desky, propichovací jehly, hladící desky a mnohé další.

Pokud se dopravuje betonová směs čerpadlem, nesmí se voda a jemná cementová malta, která se používá ke zvlhčení vnitřního povrchu potrubí před zahájením čerpání, vypustit do zabedněné konstrukce.

Při ukládání betonu za nízkých teplot musí být bednění i výztuž očištěny od sněhu a zmrazků a podklad musí mít teplotu nejméně +5°C. Teplota ukládané betonové směsi musí být minimálně +10°C.

Pracovní spáry, pokud jsou třeba, se umísťují většinou v 1/3 – 1/4 rozponu mezi podpěrami, za podpěrou ve směru postupu betonáže. Pracovní spára bývá šikmá (45º – kolmá na směr hlavního tlaku, sleduje případný směr ohybů výztuže). U trámových a žebrových stropů nesmí pracovní spára procházet podélně žebrem nebo trámem a deskou v rozsahu spolupůsobící šířky.

Obr. č. 10: Spolupůsobící šířka trámu s deskou v tlačené oblasti

Umístění pracovních spár ve stropě, zejména v případě složitějších konstrukcí, by mělo být součástí realizační dokumentace. Provádění musí být věnovaná patřičná pozornost, aby v oblasti spáry nedošlo ke zhoršení vlastnosti konstrukce. K dosažení správné polohy šikmé spáry a řádnému zhutnění je nutno vymezit spáru vložkou, která se před dalším betonováním odstraní, nebo použít výztužnou síť (B systém). Před dalším betonováním se musí povrch spáry řádně připravit – odstranit nespojené částice starého betonu, odstranit všechny nečistoty a cementový povlak na povrchu spáry, spáru omýt vodou a řádně navlhčit (vodu z prohlubní odstranit). Zvláště důležité je zkontrolovat neporušenost tvaru výztuže, která je v těchto místech vystavena zvýšeným rizikům technologického procesu. Při zahájení betonáže se doporučuje nejdříve nanést na starý beton vrstvu 20 až 50 mm příslušné betonové směsi bez hrubších frakcí.

Ošetřování betonu. Jedná se o často podceňovanou fázi zhotovování monolitické stropní konstrukce, což může při souhře nepříznivých okolností zcela znehodnotit budované dílo. Přitom stačí respektovat několik zásad:

• během tuhnutí a v počátku tvrdnutí (podle druhu cementu obvykle po dobu 7 – 14 dnů) musí být beton udržován ve vhodných tepelněvlhkostních podmínkách (vlhčením, zabraňováním odpařování vody),

• čerstvý beton nesmí být nejméně po dobu 7 dnů vystaven nárazům a otřesům,

• odkryté plochy tuhnoucího a tvrdnoucího betonu musí být chráněny před vyplavováním cementu a mechanickým nebo chemickým poškozením,

• pro betonáž za zvláštních klimatických podmínek nebo ve specifickém prostředí musí být potřebná opatření specifikována v technických podmínkách a zejména dodržována,

• při nízkých teplotách musí být konstrukce chráněna proti chladu. Zejména je třeba ihned po betonáži zakrýt povrch betonu a učinit taková opatření, aby teplota povrchu neklesla pod +5°C po dobu 72 hodin nebo beton nebyl vystaven mrazu, pokud jeho pevnost nedosáhne hodnoty předepsané projektem. Při teplotě pod +5°C se beton nesmí kropit vodou a je třeba zabránit působení vody a sněhu na jeho povrchu.

 NahoruOdbedňování

Bednění musí být odstraňováno tak, aby nedošlo k poškozování odbedňovaných částí konstrukce a aby byl vyloučen vznik nepřípustných napětí, otřesů, rázů a podobných vlivů na konstrukci. K tomu přispívá zejména dodržení odbedňovacích lhůt, povolených pro části bednění v závislosti na funkci konstrukce a použitých cementech.

U nenosných bočnic je povoleno odbednění při použití cementu nižší třídy než 400 po třech dnech, u vyšších tříd cementu lze tuto lhůtu zkrátit, nesmí však dojít k porušování hran a povrchu. Uvolňování nosného bednění – odstranění podpěrné konstrukce stropu – je vázáno na statickou funkci konstrukční části. Požadovaná krychelná pevnost betonu v tlaku u předepsané třídy betonu, při jejímž dosažení lze konkrétní konstrukční prvek odbednit, musí být uvedena v projektové dokumentaci. Hodnoty okamžité pevnosti betonu zjišťujeme nedestruktivními metodami přímo na konstrukci nebo na kontrolních krychlích, tvrdnoucích za stejných podmínek jako beton v konstrukci. V každém případě vždy nejdříve sejmeme boční bednění a teprve po prohlídce odbedněných částí pokračujeme s odstraňováním nosných částí bednění. Pro speciální druhy bednění (systémových, pojízdných apod.) je třeba postupovat podle zpracovaných technologických pokynů.

 NahoruPojivo – cement

Jak jsme popsali při ošetřování a odbedňování betonu, ovlivňuje vlastnosti ukládané betonové směsi, její tuhnutí a tvrdnutí, použité pojivo – cement. Z toho důvodu musí mít realizátor betonových konstrukcí dostatek informací o cementu, který byl konkrétně použit pro výrobu ukládané betonové směsi. K tomu dále uvedeme některé poznatky získané výzkumem a praxí:

• Tlak na pokles výrobních nákladů při výrobě cementů se odráží zejména ve zpracování odpadů – druhotných surovin – a jejich fixaci v betonu. Mleté strusky a popílky dnes nahrazují v běžných případech část cementu a také část jemných podílů kameniva, která zpravidla chybí v dostupných píscích. Oba tyto materiály jsou svou velikostí, jemností mletí řádově srovnatelné s velikostí cementu. Použití hydraulických přísad je z pohledu trvanlivosti pozitivní a obvykle vede k vyšší chemické stabilitě hydratačních produktů. Tlak na rychlé dosažení výsledných, především mechanických vlastností betonu je zase v protikladu s předchozím trendem. Vyrábějí se proto nákladnější cementy rychlovazné s vysokou jemností mletí, ale u nich se vytrácí rezerva kvalitativních parametrů, způsobovaná dlouhodobě probíhající hydratací. Za těchto podmínek nacházejí uplatnění přísady pro vylepšení vlastností betonové směsi.

• Při obvyklém ošetřování a dodržení běžných technologických postupů při výrobě i ukládání čerstvého betonu se mohou objevit při zrání betonu náhodně rozmístěné trhliny. Příčinou je neočekávaně vysoký vývin hydratačního tepla betonu, který má přímou vazbu na použitý cement. V tomto ohledu (ve velikosti a průběhu nárůstu) se jednotlivé cementy (i stejného označení) od různých výrobců liší.

• Poruchy objektů, v nichž byly použity pozinkované trapézové plechy, upozornily na vliv oxidu zinečnatého na hydrataci cementu a nutnost více se věnovat vlivu pozinkované výztuže na počátek a dobu tuhnutí cementu, pórovitost a pevnost cementového tmelu. Výsledky testů potvrdily, že přítomnost kovového zinku a jeho oxidačních produktů způsobuje vznik porézní struktury cementového tmelu, hydratace cementu je výrazně retardována a pevnost cementového tmelu v tlaku je výrazně snížena.

• V praxi se setkáváme s vyluhováním nedopalků vápna obsažených v cementovém slínku. Tento materiál, byť je ho v betonu nevelké množství, se nechová hydraulicky a nevytváří při tuhnutí a tvrdnutí pro vodu nerozpustné hydratační produkty. Při následném kontaktu zatvrdlého betonu s vodou dochází k přechodu těchto sloučenin do vodného roztoku a k následnému vyplavení z cementové struktury. Nevzniká tím ani tak ztráta na mechanických vlastnostech betonu, jako nepříjemné narušení jeho vzhledu a hlavně se vytváří volná cesta pro vodu zpět do betonové struktury, což za určité kombinace podmínek může vést k rychlé degradaci betonu. Řešením je použití mikrosiliky (částic velikosti desetin mikrometru do cementového betonu jako přísady do betonu), které představuje zásadní kvalitativní přínos v technologii betonu, zejména z hlediska trvanlivosti.

• Při současném velmi rozšířeném používání přísad do betonových směsí je třeba mít na paměti, že přísada deklarovaná pro požadovaný účinek současně může mít i nežádoucí účinky vedlejší. Přísady do betonu jsou vyjmenované látky podle zákona č. 22/1997 Sb. a nařízení vlády č. 163/2002 Sb. (ve znění nařízení vlády č. 312/2005), kterým se stanoví technické požadavky na vybrané stavební výrobky a musí být certifikovány. Podle ČSN P ENV 206-1 nesmí nejnižší dávka přísady podkročit 0,2 % hmotnosti cementu a překročit 2 % hmotnosti cementu. (Dolní mez je stanovena vzhledem k obtížnému odměřování a naopak možné dosti velké chybě při malé odchylce od předepsaného dávkování.)

• Obecně lze doporučit použití portlandského cementu (označení CEM I podle ČSN EN 197-1) pro tenkostěnné konstrukce a pro konstrukce betonované v období nízkých teplot. Použití cementů směsných – struskoportlandských CEM II a vysokopecních CEM III – k betonáži masivních konstrukcí, základových konstrukcí zejména vystavených agresivnímu prostředí, dále k betonáži v letním období a k betonáži konstrukcí, kde chceme vyloučit smršťovací trhliny.

• Portlandské cementy mají větší vývin hydratačního tepla, rychleji nabývají pevnosti a jsou více náchylné ke smršťování. Směsné cementy lépe odolávají agresivnímu prostředí, mají nižší vývin hydratačního tepla, pomaleji nabývají pevností a vykazují menší hodnoty smršťování.

• Uvedená připomínka na závěr se zdá absurdní: ne každý prášek, který má šedou barvu je cement! Zkušenost, kdy stavebník zhotovil nosník z hnojiva, které v dobrém přesvědčení získal (ukradl) ze skládky v cementárně a divil se, že mu nezatvrdl a spadl, k tomu opravňuje.

JEDNOTLIVÉ TYPY KONSTRUKCÍ MONOLITICKÝCH STROPŮ
Deskové stropy

Jsou tvarově nejjednodušší (jednoduché bednění), vyznačují se malou konstrukční výškou, a přitom dobře roznášejí i osamělá břemena. Výběr optimálního typu deskové konstrukce závisí především na druhu a vzdálenosti podporujících prvků a intenzitě zatížení, ale též na místních podmínkách a technologických možnostech realizátora. U náročnějších objektů je nezbytné i detailní (ne pouze obecná úvaha) technicko-ekonomické porovnání variantních řešení.

Výztuž běžných desek bývá obvykle malého průměru. Proto je hospodárné použít pro vyztužování svařovaných sítí. Čas a náklady potřebné pro jejich ukládání se podstatně redukují ve srovnání s použitím ručně vázané výztuže, která se uplatní u silnějších vložek mohutných desek. Hospodárnost použití svařovaných sítí a rohoží zvyšuje možnost ukončení výztužných vložek i v tažené části průřezu

Přestože to neodpovídá přesně průběhu vnitřních sil (např. zachycení momentů v rozích), ukládáme z důvodů provádění výztuž rovnoběžně se stranami desky. Při vyztužení desek pomocí svařovaných sítí se z praktických důvodů hlavně spodní výztuž směrem k okrajům desky zpravidla neubírá. Slabší výztuž v rozích doplňujeme příložkami pro zachycení kroutících momentů.

Při volbě způsobu armování stropních konstrukcí se nejlépe poučíme z praktických aplikací (realizovaných a ekonomicky vyhodnocených) a z porovnávacích studií, které nalezneme v literatuře, zabývající se statickým řešením betonových konstrukcí stropů.

Desky vyztužené v jednom směru prostě uložené se zpravidla navrhují na maximální rozpětí 3 – 4 m, desky vetknuté nebo spojité bez náběhů na rozpětí až 4 – 6 m a s náběhy u podpor na rozpětí 5 – 7 m. Při větších rozpětích nebo zatíženích se již nehospodárně zvyšuje tloušťka desky a spotřeba výztuže.

Doporučená tloušťka desky prostě uložené je 1/25 délky rozpětí, je-li deska vetknutá do podpor nebo spojitá, lze uvažovat s tloušťkou minimálně 1/35 rozpětí. Nejmenší tloušťku desky platná česká norma ČSN EN 1992-1-1 (731201) neuvádí. Ze zkušenosti se doporučuje u prostě uložených desek při světlém rozponu l_o do 1000 mm navrhovat tloušťku desky nejméně 50 mm, při l_o od 1000 do 1500 mm tloušťku min. 60 mm a při l_o větším rozpětí 70 mm.

Délka uložení desky na jejím prostě uloženém konci, pokud ji neprokazujeme výpočtem, se má rovnat průměrné tloušťce desky, nejméně však 100 mm. Tato hodnota není nijak přehnaná a je třeba zajistit, aby toto teoretické uložení bylo odpovídajícím způsobem řešeno při návrhu a realizaci svislé nosné konstrukce.

Výstižnost výpočtu odezvy desek na zatížení závisí na správném určení způsobu jejich podepření. Normy uvádějí podmínky a kritéria, při jejichž splnění lze použít zjednodušených metod výpočtu pro jednotlivé typy uložení.

Obr. č. 11: Příklady určení účinného průřezu

Desky musí být vyztuženy při spodním (taženém) okraji souvislou dvousměrnou výztuží v celé ploše desky. Volba vyztuže vázané nebo ze svařovaných sítí je otázkou dodavatelských zvyklostí a otázkou ekonomickou.

Krycí vrstvu betonu povolují předpisy menší než např. u konstrukcí trámových. Spolu s malou tloušťkou desky, malými profily výztužných prvků a plošným charakterem konstrukce vzniká značné nebezpečí, že se při nedodržení technologických příkazů výztuž dostane do jiné polohy, než předpokládal projekt (sešlape, vyboulí, posune, sedne na bednění). A navíc některé vady vyztužení při nedbalé kontrole stavebního dozoru snadněji uniknou pozornosti (např. krytí horní výztuže).

Smykové napětí v deskách bývá v pozemním stavitelství poměrně malé, obvykle se ani neprokazuje a poloha smykových vyztužovacích prutů se navrhuje podle konstrukčních úvah.

Část vložek nosné výztuže se obvykle ohýbá k hornímu povrchu (u vyztužování ocelovými sítěmi se ohyby obvykle nenavrhují). U spojitých desek se zvětšováním poměru nahodilého zatížení k zatížení stálému roste potřeba vykrývání záporných momentů do té míry, že nestačí výztužné pruty převedené ze spodní části desky a je třeba navrhovat průběžné pruty i u horního povrchu desky. Na podporové momenty spojité desky má příznivý vliv zvětšení šířky uložení a spojení desky s trámem. Pokud nepoužíváme exaktních výpočtových metod, lze využít redukovaných hodnot ohybových momentů podle ČSN 73 1201, které se při obvyklých šířkách uložení ve výsledcích dosti shodují.

U desek vyztužovaných v jednom směru nelze podceňovat ani tzv. rozdělovací výztuž v příčném směru. Tato výztuž kryje momenty, vznikající příčným roztahováním desky, nestejnoměrně rozloženým zatížením a anomáliemi rovnoměrného napětí v desce způsobené působením okrajových nosníků ležících ve směru kratšího rozpětí anebo krajních podpor.

Využívání desek s náběhy není příliš časté. Ze statických důvodů se uplatňují pouze u desek spojitých nebo vetknutých do podpor. Nejvýhodnější je náběh ve sklonu 1:3, sahající až do ¹/₃ nebo alespoň ¹/₄ rozpětí desky. Kratší náběhy jsou již málo účinné.

Stropní desky vyztužené ve dvou směrech – tzv. křížem armované se uplatňují pro více zatížené stropy s půdorysem nejlépe blížícím se čtverci (nejčastěji do 6 x 6 m i více). Poměr obou rozpětí by neměl být větší než 2.1.

Vzhledem k přenášení napětí v obou směrech vychází i tloušťka desky menší. Podle intenzity užitného zatížení se doporučuje volit tloušťku…