Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhly

Metodou firmy Rada Building s.r.o.

​

​

Ing. Vladislav Bureš, Ph.D.

HAVÁRIE KONŠTRUKCIÍ V STAVEBNÍCTVE 2024

Dodatečně předpjaté vazníky, spínané z dílců délky 6 m, na rozpětí 18 a 24 m

Rada Building s.r.o., srpen 2024

22 průzkumů 5 havárií

​

​

3 průzkumy --

​

​

​

2 průzkumy --

​

​

3 průzkumy --

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

3

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Vazník SPP 12-18/6 navrženo v roce 1969

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Rizikové faktory na straně odolnosti konstrukce

• Vazník je dodatečně předpjatý – sepnutý z dílců (zdvojené svislice)
• U dané stavby již došlo k selhání některého z vazníků
• Zbarvení konstrukce korozními produkty v místě zatékání
• Trhliny v betonu předpjatých tažených prutů příhradoviny
• Nadměrná deformace vazníku
• Průzkumem diagnostikovaná koroze předpínací výztuže
• Stopy po zatékání do konstrukce bez barevných skvrn od koroze
• Neodborné poškození konstrukce uživatelem (vysekané drážky do prutů…)
• Poškození konstrukce v minulosti (například požárem)
• Trhliny v betonu u prutů příhradoviny s měkkou výztuží
• Statické poruchy konstrukce haly, vyvolané jinými příčinami (sednutí základů)
• Chyby při montáži haly (typicky nedostatečné uložení prvků na sloup)
• Vady při výrobě konstrukce (neprobetonovaná hnízda apod.)
• Konstrukce po uplynutí doby návrhové životnosti (dnes obvykle 50 let)

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Předpjaté příhradové vazníky a koroze výztuže

• Větší citlivost změny průřezové plochy

v důsledku korozního úbytku, než u betonářské vložky

• Snadnější šíření vlhkosti v mezerách mezi dráty
• Při korozním oslabení přes 5 % dochází k významnému

poklesu mechanických vlastností oceli

• Podle ČSN 73 6221 Prohlídky mostů pozemních komunikací

je mezní hranice snížení průřezové plochy

předpínacího lana 5 % (stavební stav VI – velmi špatný)

Korozní úbytek

0 %

​

0,1 %

​

1 %

​

​

5 %

​

​

​

10 %

​

​

​

50 %

Tabulka KÚ ČVUT Praha – Beton TKS 6/2019

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie dodatečně předpjatých vazníků

zmapované firmou Rada Building s.r.o.

• Západní Čechy 2010
• Západní Čechy 2018
• Severní Čechy 09/2023
• Západní Čechy 03/2024
• Východní Slovensko 09/2024

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie západní Čechy 2010

Detail odtržení diagonály od krajního horního styčníku

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie západní Čechy 2018

Detail odtržení diagonály od krajního horního styčníku – korozní úbytek 100 %

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie severní Čechy 12/2023 – korozní úbytek 100 %

Detail odtržení diagonály od krajního horního styčníku

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie severní Čechy 2023 – endoskopie kanálků – korozní úbytek 100 %

Kanálek

číslo 2

Kanálek

číslo 3

Kanálek

číslo 2

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Havárie západní Slovensko 2024

Detail odtržení diagonály od krajního horního styčníku

Korozní úbytek téměř 100 %

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Příčiny - dlouhodobé zatékání u okapu haly

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Dlouhodobé zatékání ve žlabu mezi loděmi haly

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Dlouhodobé zatékání do zhlaví vazníku

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Typické místo porušení vazníku – u všech sledovaných havárií

​

​

​

​

​

​

​

​

​

Existují dva způsoby selhání diagonály

1. Porušení betonu tahovou trhlinou a následné postupné selhání předpínací i měkké výztuže

2. Po úbytku plochy výztuže převezme tahovou sílu beton, aniž se poruší a výztuž zcela zkoroduje.

Potom – například při změně teploty - se tažený beton náhle poruší a vazník bez varování zkolabuje

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

1. Možnost - trhlina přes celý průřez krajní tažené diagonály

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Předpoklady pro návrh statického zesílení vazníku

• Nový návrh musí být zpracovaný podle dnes platných norem
• Plná náhrada předpínací výztuže (s původní zkorodovanou výztuží neuvažujeme) -

- zesílený vazník musí po zesílení fungovat i při 100% korozním oslabení původní výztuže

• V zesíleném stavu ověřit spolehlivost všech prutů vazníku pro nové statické schéma po selhání předpětí
• Zesílení na plné zatížení sněhem dle aktuálně platné normy (neuvažovat se shazováním sněhu)
• Pokud stavba obsahuje další staticky nezávislé prvky nosné konstrukce

(typicky žebírkové střešní panely, železobetonové průvlaky, sloupy a základy)

lze použít hodnocení na základě dřívější uspokojivé statické způsobilosti (kap. 8 ČSN ISO 13822)

• Na základě průzkumu lze u existujících konstrukcí redukovat součinitele spolehlivosti materiálu a zatížení

popřípadě upravit úroveň spolehlivosti konstrukce

​

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024

Postupné změny statického schématu po selhání tažených prutů

Iniciace poruchy – odpojení krajní diagonály od horního styčníku

Přerušený dolní pás

Přerušený dolní pás

Přerušený dolní pás vazníku

Přídavná táhla 2 ø 42 mm

Přídavná táhla 2 ø 42 mm

Přetržení měkké výztuže

Přerušená krajní diagonála

Přerušená krajní diagonála

Přerušená krajní diagonála

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Síly v dolním pásu vazníku

Síly v zesilujících táhlech 2 ø 42 mm

Přerušený dolní pás

Přerušený dolní pás

Přetržení měkké výztuže

Přerušená krajní diagonála

Přerušená krajní diagonála

Přerušená krajní diagonála

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Průhyb vazníku po přerušení předpjaté výztuže

• Průhyby zesílené konstrukce po přetržení předpínací výztuže se pohybují zhruba do 50 mm
• V důsledku průhybu vazníku roste ohybové namáhání horního pasu
• Efekt lze omezit předpětím nových táhel – skutečné napětí kontrolovat tenzometry

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Závěr:

• Stávající předpjaté vazníky, pokud nejsou poškozené, vykazují ve většině případů uspokojivou spolehlivost -

- to bylo ověřeno jak výpočty, tak i zatěžovacími zkouškami

• Zhruba v 50 % sond k předpínací výztuži chybí alespoň částečně injektáž kanálků předpínací výztuže
• Za této situace je obtížné vyloučit možnost lokální koroze předpínací výztuže – riziková situace
• Za havarijní stav považujeme oslabení předpínací výztuže korozí o více, než 5 %
• U všech nám známých havárií došlo k selhání krajní tažené diagonály vazníku

a korozní oslabení předpínací výztuže při havárii se blížilo 100 %

• Vazník může selhat náhle a bez předchozího vzniku průhybů či trhlin, náhlým porušením taženého betonu

krajní diagonály – platí u lehkých střech do celkové charakteristické tíhy střechy (stálé + sníh) 2,90 kN/m²

• Za kritický varovný znak považujeme trhliny přes celý průřez v krajní tažené diagonále
• Prezentované zesílení nepředpjatými ocelovými táhly bezpečně vyhoví pro stálé zatížení střešním pláštěm

o tíze 2,10 kN/m² a zatížení sněhem na střeše do 0,80 kN/m², za určitých podmínek až do 1,60 kN/m² sněhu

• Řešením pro vyšší zatížení je předpětí nově přidaných táhel
• Nadměrné zatížení střechy - předepsat jeho snížení na přijatelnou mez
• Pro sněhové oblasti s tíhou sněhu na střeše nad 2,0 kN/m² je potřeba zvážit výměnu střechy

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Děkuji za pozornost

​

​

Konference havárie konštrukcií v stavebníctve 2024 - Liptovský Mikuláš, 14.11.2024 Zesilování předpjatých vazníků ocelovými táhla metodou Rada Building. s.r.o.

Ing. Vladislav Bureš, Ph.D.

​

+420 603 289 962

​

vladislav.bures@tul.cz

​