Autor: Ing. Bohumil Rusek
Stav: kontrola 2018, vydání 2014
Anotace:
Pomůcka je určena pro projektanty řešící rekonstrukce, opravy domů a bytů v panelových domech konstrukčního systému HK 60 a HK 69 východočeské varianty panelového systému T 08 B realizovaných v letech 1969 – 1975.
OBSAH
ÚVOD
Ve stávajících panelových domech je někdy uživateli bytů požadováno provedení dodatečného propojení místností dveřními otvory v nosných stěnách. V předložené práci jsou z dostupných projektových podkladů shromážděny údaje o svislých stěnových panelech konstrukční materiálové varianty panelových domů východočeského kraje HK 60 a HK 69 realizovaných na území kraje v letech 1960-1975. Dále je zde uveden postup pro statické posouzení návrhu provedení dodatečných dveřních otvorů.
1 PANELOVÝ SYSTÉM BYTOVÝCH DOMŮ HK
Panelový konstrukční systém bytových domů HK 60 vznikl jako východočeská krajská materiálová varianta panelových domů T 08 B navržených Státním typizačním ústavem Praha. Typová projektová dokumentace konstrukční soustavy byla vypracována v Krajském projektovém ústavu Stavoprojekt Hradec Králové ve spolupráci s projektovou složkou n. p. Pozemní stavby Hradec Králové.
Usnesením Krajského národního výboru v Hradci Králové ze dne 20.04.1959 byl schválen úvodní projekt pětipodlažního panelového domu a prohlášen za krajský typ.
První experimentální panelová budova o čtyřech nadzemních podlažích s polozapuštěným technickým podlažím byla realizována v roce 1959 v Hradci Králové na sídlišti Slezské Předměstí-Sever.
V následujících letech byla, na základě vyhodnocení experimentální stavby, realizována výstavba bytových domů v celém tehdejším Východočeském kraji s těžištěm výstavby v Hradci Králové a v Pardubicích. Během výstavby byla konstrukční soustava dále vyvíjena, docházelo k dílčím změnám. Postupně byly stavěny domy o pěti až jedenácti podlažích.
Návrhy domů HK 60 probíhaly v letech 1959 až 1964, realizace v letech 1959 až 1967. V letech 1964 až 1965 byla konstrukční soustava HK 60, na základě do té doby získaných zkušeností, revidována a označena HK 65. Revize se týkala jednak úprav vnitřních nosných prvků, především však v nové koncepci obvodového pláště.
Konstrukční soustava HK 65 byla potom ještě revidována v roce 1969. Byl rozšířen sortiment stěnových a stropních panelů a upraveny styky a spáry mezi panely podle nových předpisů, poznatků a zkušeností získaných při panelové výstavbě z celé republiky.
Konstrukční soustavou HK 60 byly stavěny pouze řadové sekce 5-11 podlažní, revidovanou soustavou HK 65 byly postaveny z řadových sekcí šesti až čtrnáctipodlažní domy a bodové domy deseti až sedmnáctipodlažní.
Konstrukční soustava HK je charakteristická tím, že příčné nosné zdi jsou v osových vzdálenostech 6 250 mm (do roku 1964 byla používána též osová vzdálenost 3 250 mm). Stropní železobetonové nepředpjaté dutinové panely výšky 250 mm byly ukládány na příčné nosné zdi s délkou uložení 95 mm.
Výstavba panelových domů z konstrukční soustavy HK skončila v roce 1975.
2 PANELOVÁ SOUSTAVA HK 60
2.1 ZÁKLADNÍ CHARAKTERISTIKA NOSNÉHO SYSTÉMU
Jedná se o příčný nosný systém s nosnými stěnami z betonových dutinových panelů tl. 250 mm. Osová vzdálenost nosných stěn je 6 250 a 3 205 mm. Stabilitu v podélném směru zajišťovaly podélné ztužující stěny umístěné vždy ve schodišťovém travé. Podélné stěny jsou ze stěnových panelů shodných se stěnovými panely příčných nosných stěn.
Z konstrukčního systému HK 60 byly stavěny pouze řadové sekce 5-11 podlažní.
Budovy a konstrukční prvky soustavy HK 60 byly navrhovány a posuzovány podle „Pokynů pro dimenzování a statické posuzování svislých nosných konstrukcí bytových staveb montovaných z panelů“ (vydal Studijní a typizační ústav Praha v červenci 1961) a podle publikace Krabicové konstrukce (Ing. Miroslav Růžička, CSc., SNTL Praha 1963)
2.2 VNITŘNÍ NOSNÉ STĚNY
Betonové dutinové stěnové panely byly vyráběny z betonu B 250. Panely mají tloušťku 250 mm, skladebné rozměry v/š 2600/2400 mm (výrobní rozměry 2 580/2 390 mm). Vnitřní panel skladebné šířky 2 400 mm má 10 dutin Ø 190 mm excentricky umístěných o 5 mm z osy panelu (tloušťka betonu v ose dutiny ve směru tloušťky panelu je 25 a 35 mm). Excentricita je způsobena tím, že stěnové panely byly vyráběny na stejných vodorovných podložkách jako stropní dutinové panely výšky 250 mm, u kterých horní tlačená oblast byla 35 mm a dolní tažená oblast 25 mm.
Krajní stěnové panely jsou o 300 mm delší než vnitřní (skladebné rozměry 2 700/2 400 (2 850) mm, výrobní rozměry 2 690/2 390 (2 840) mm). V kraji u obvodového pláště mají vytvořeno zhlaví s drážkou pro uložení obvodového parapetního panelu. Zhlaví krajních stěnových panelů vytváří na domech svislé lezény, které jsou charakteristické pro konstrukční soustavu HK 60 a odlišují je od domů pozdější revidované soustavy HK 65.
Tab. 1 Sortiment stěnových panelů obsahoval panely s projektovými značkami
| Projektová značka | |
| 1 | střední – (normální dveřní, prostupové, okenní, rámečkové) |
| 51 | střední – zvýšené pro suterén (normální, dveřní, schodišťové, okenní) |
| 2 | koncové – (normální, dveřní, schodišťové) |
| 52 | koncové – zvýšené pro suterén (normální, dveřní, schodišťové, rámečkové) |
| 3 | podélné – (dveřní, rámečkové, výtahové) |
| 53 | podélné – zvýšené pro suterén (normální, dveřní, rámečkové) |
Maximální hmotnost stěnového panelu je 2 810 kg (stěnový panel zvýšený projektová značka 53).
Stěnové panely normální mají výztuž pouze konstrukční, která sloužila pro výrobu a manipulaci s panelem. Po obvodu panelu a uprostřed šířky jsou vždy ze 2 5 mm (ocel 10002). Montážní oka jsou z Ø 10 mm (ocel 10425). Úzké pilířky dveřních panelů jsou vyztuženy jako železobetonové sloupy.
2.3 STANOVENÍ MEZNÍHO BŘEMENE NA PANEL
Výpočet únosnosti nosných prvků konstrukční soustavy HK 60 včetně HK 65 byl prováděn podle stupně bezpečnosti (ČSN 73 2001:1955 Projektování betonových staveb).
Statický výpočet stěnových panelů byl vypracován za následujících předpokladů:
- panely jsou z prostého betonu B 250, úzké pilířky u dveřních otvorů jsou železobetonové;
- u dutinových panelů je mezní únosnost redukována tzv. tvarovým součinitelem m, který byl ve výše citovaných pokynech stanoven pro dutinové panely hodnotou 0,75;
- u všech dutinových panelů byla uvažována ztráta účinné plochy betonu v důsledku excentrické polohy dutin podle čl. 175 a 176 ČSN 73 2001:1955;
- volná délka pro výpočet součinitele vzpěrnosti byla uvažována konstruktivní výška patra tj. 2 850 mm;
- u prvků, kde byla část ze železobetonu a část z prostého betonu, byla stanovena únosnost každé části zvlášť a vztažena k únosnosti panelu jako celku, přičemž pro vzájemné srovnání byla mezní únosnost železobetonových částí vynásobena poměrem stupňů bezpečnosti pro prostý beton a pro železobeton.
Mezní břemeno na panel bylo stanoveno podle vzorce:
Pm = μ . (Fx . κc) / ν
kde je
m … tvarový součinitel pro dutinové panely 0,75 [-]
Fx … účinná plocha betonu stanovená s ohledem na excentrickou polohu otvorů [m2]
κc … dovolené namáhání betonu (B 250 κc = 175 kp/cm2)
n … součinitel vzpěrnosti [-]
Stupeň bezpečnosti pro nevyztužené stěny s [-] byl stanoven (čl. 36 ČSN 73 2001):
| pro zatížení hlavní | s = 2,5 + 0,03 (55 – 25) = 3,4 |
| pro zatížení celkové | s = 2,3 + 0,03 (55 – 25) = 3,2 |
Tab. 2 Únosnost vybraných stěnových panelů (mezní břemeno Pm)
| Značka | Pm | |
| 1 | střední normální (2 390/2 580 mm, 10 dutin Ø 190 mm) | 392 Mp (3 920 kN) |
| 11 | střední dveřní (2 390/2 580 mm, 5 d. Ø 190 mm, dveřní otvory 800 mm) | 354 Mp (3 540 kN) |
| 2 | koncový normální (2 690/2 580 mm, 10 dutin Ø 190 mm) | 417 Mp (4 170 kN) |
| 28 | koncový dveřní (2 690/2 580 mm, 5d. Ø 190 mm dveřní otvory 800 mm) | 335 Mp (3 350 kN) |
Vyztužení stěnových dutinových panelů (kromě železobetonových dveřních pilířků) nesplňuje požadavek čl. 7.4.2 ČSN 73 1211 Navrhování betonových konstrukcí panelových budov, který předepisuje vyztužení dolního a horního okraje svařovanou rohoží o ploše podélných vložek nejméně 100 mm2 a s příčnými vložkami jmenovitého průměru nejméně 6 mm, vzdálenými nejvýše 25 ds, kde ds je jmenovitý průměr podélných vložek.
Obr. 1 HK 60 Stěnový panel vnitřní – normální 1
Obr. 2 HK 60 – Stěnový panel krajní – normální 2
Obr. 3 HK 60 – Styk nosná stěna – parapet
Obr. 4 HK 60 – Styk stěnových a stropních panelů
3 PANELOVÁ SOUSTAVA HK 65, HK 69
Konstrukčně se jedná o nosný systém shodný s konstrukčním systémem HK 60. V revizi konstrukčního systému, ze kterého se začalo stavět po roce 1965, (HK 65) byl především vypuštěn úzký schodišťový trakt s příčnými nosnými stěnami ve vzdálenosti 3 250 mm. Zásadně byla změněna koncepce zavěšení parapetů obvodového pláště (parapety uloženy na ocelové konzolky vetknuté do příčné nosné stěny v horní úrovni stěnového panelu pod stropním panelem) a nově navrženy styky a spáry prvků obvodového pláště.
Ve dvou etapách došlo ke zvýšení únosnosti hlavních nosných prvků konstrukční soustavy – stěnových a stropních panelů na základě provedených zatěžovacích zkoušek stěnových panelů a v důsledku nových předpisů pro navrhování konstrukce panelových budov.
Z konstrukčního systému HK 65 byly stavěny bytové domy s řadovými sekcemi, deskové a bodové domy. Řadové domy byly pěti až třináctipodlažní, bodové domy deseti až sedmnáctipodlažní.
Budovy a konstrukční prvky soustavy HK 65 byly navrhovány a posuzovány podle „Prozatímních pokynů pro statické výpočty panelových domů“ (vydal Studijní a typizační ústav Praha, 1. vydání 1964, 2. opravené vydání 1965).
3.1 VNITŘNÍ NOSNÉ STĚNY
Betonové dutinové stěnové panely byly vyráběny z betonu B 250 a B 330. Panely mají tloušťku 250 mm, dutiny Ø 190 mm. Od roku 1965 byly vyráběny panely skladebných šířek 1200 a 2400 mm. Zvýšení únosnosti bylo dosaženo vynecháváním některých svislých dutin. Panel skladebné šířky měl několik „pásem únosnosti“. Panely z betonu B 250 – s pěti dutinami, čtyřmi dutinami, plný panel a tentýž z betonu B 330. Tyto panely měly projektovou značku E.
V roce 1969 došlo k další revizi (HK 69), při které byl zmenšen průměr vylehčovacích dutin z Ø 190 mm na Ø 160 mm. Sortiment panelů zůstal, byla zvýšena únosnost stěnových panelů. Tyto panely měly projektovou značku A.
Maximální hmotnost stěnového panelu s dutinami Ø 160 mm je 3 025 kg (stěnový panel zvýšený projektová značka A01B).
Stěnové panely typové značky E a A mají, na rozdíl od stěnových panelů HK 60 (proj. zn. 1,2,3,5), vyztuženou hlavu a patu žebříčkem z ocelových prutů podélných 2 Ø 8 mm a uzavřených třmínků z Ø 5,5 mm umístěných vždy v místě žebra mezi svislými dutinami, tj. v osové vzdálenosti 225 mm.
Výztuž splňuje pouze částečně ustanovení čl. 7.4.2.1 ČSN 73 1211, který předepisuje nejméně jednu svařovanou rohož o ploše podélných vložek nejméně 100 mm2 a s příčnými vložkami jmenovitého průměru nejméně 6 mm, vzdálenými nejvýše 25 ds, kde ds je jmenovitý průměr podélných vložek.
Podélná výztuž 2 Ø 8 mm splňuje podmínku minimální plochy 100 mm2, příčná výztuž je menšího průměru než 6 mm a třmínky měly být v max. vzdálenosti 200 mm.
3.2 STANOVENÍ MEZNÍHO BŘEMENE NA PANEL
Výpočet únosnosti nosných prvků konstrukční soustavy HK 65 byl prováděn podle stupně bezpečnosti (ČSN 73 2001:1955 Projektování betonových staveb).
Statický výpočet stěnových panelů byl vypracován za stejných předpokladů a podle stejného vzorce jako u konstrukční soustavy HK 60. Pouze rozdíl byl ve stanovení tvarového součinitele μ. Ten byl na základě, do té doby provedených, zkoušek a zkušeností získaných ze zkoušek provedených na panelech obdobné konstrukce profesorem Lewickým v Polsku stanoven hodnotou 1 pro panel plný, 0,75 pro panel s vypuštěnými krajními dutinami a 0,6 pro panel s plným počtem dutin. Mezilehlé hodnoty byly určovány interpolací podle přímky.
Tab. 3 Únosnost vybraných stěnových panelů E – mezní břemeno P (stupeň bezpečnosti so = 3,4 pro zatížení hlavní, so = 3,2 pro zatížení celkové)
| Panely E – dutiny Ø 190 mm | Pm | |
| E1 | střední normální (2 390/2 580 mm – 10 dutin) B 250 | 347 Mp (3 470 kN) |
| E1B | střední normální (2 390/2 580 mm – 6 dutin) B 250 | 520 Mp (5 200 kN) |
| E3C | střední zkrácený (1 190/2 580 mm – plný) B 250 | 440 Mp (4 400 kN) |
Tab. 4 Únosnost vybraných stěnových panelů A – mezní břemeno Pm (stupeň bezpečnosti so = 3,4 pro zatížení hlavní, so = 3,2 pro zatížení celkové)
| Panely A – dutiny Ø 160 mm | Pm | |
| A 1 | střední normální (2 390/2 580 mm – 10 dutin) B 250 | 465 Mp (4 650 kN ) |
| A 01 | střední krajní (2 390/2 580 mm – 9 dutin) B 250 | 502 Mp (5 200 kN) |
| A 01B | střední normální (2 390/2 580 mm – 6 dutin) B 330 | 620 Mp (6 200 kN) |
| A 3C | střední zkrácený (1 190/2 580 mm – plný) B 330 | 540 Mp (5 400 kN) |
Obr. 5 HK 65 – Stěnový panel normální vnitřní E1
Obr. 6 HK 65 – Stěnový panel normální vnitřní A1
Obr. 7 Poloha dutin ve stěnových panelech KS HK 65, HK 69
Výpočet účinné průřezové plochy betonu v důsledku excentrické polohy dutinových otvorů
kde je
| Fbr = b ∙ d | celková plocha panelu (vodorovný řez) [m2] |
| F0 = n ∙ (p ∙ d02/4) | plocha n otvorů (dutin) [m2] |
| F1 = Fbr – F0 | oslabená plocha [m2] |
| d0 | průměr otvorů (dutin) [m] |
| d1, d2 | situování otvorů [m] |
| D = 0,5 ∙ (d2 – d1) | výstřednost plochy otvorů (dutin) [m] |
| Fx | účinná plocha [m2] |
| Fx = 0,5 ∙ Fbr + b ∙ [(d2/4) – (2 ∙ D/b ∙ F0)]-2 – F0 | |
3.3 STANOVENÍ TVAROVÉHO SOUČINITELE μ [-]
U dutinových stěnových panelů je při výpočtu mezní únosnosti použit tvarový součinitel μ, který byl u panelů řady A stanoven na v závislosti na poměru F1/Fbr na základě výsledků zatěžovacích zkoušek dutinových stěnových panelů HK ve VÚPS Veselí n. L. (1965).
Obr. 8 Průběh tvarového součinitele μ, F1 – účinná plocha (půdorysná plocha panelu bez plochy dutin), Fbr – celková půdorysná plocha panelu ve skladebných rozměrech
Výpočet tvarového součinitele μ [-]:
m = 0,75 + 0,25 [(F1/Fbr – 0,625)/(1 – 0,625)]
Stanovení síly na mezi únosnosti Pm [kN] (podle stupně bezpečnosti – ČSN 73 2001:1955)
Pm = μ ∙ Fx ∙ κc /q
kde je
| μ | tvarový součinitel [-] |
| Fx = Fbr – F1 [cm-2] | účinná plocha [cm2] |
| κc = 175 [kp.cm-2] | dovolené namáhání betonu B 250 [kp.cm-2] |
| q = 1,142 | koeficient vzpěrnosti [-] |
Příklad 1 Stanovení mezního břemene Pm [kN] pro panel A1 – (podle stupně bezpečnosti)
| Fbr = b ∙ d | celková plocha panelu [cm2] |
| Fbr = 240 ∙ 25 | |
| Fbr = 6 000,00 cm2 | |
| F0 = n ∙ (p ∙ d02/4) | plocha n otvorů [cm2] |
| F0 = 10 ∙ (3,14 ∙ 162/4) | |
| F0 = 2 010,62 cm2 | |
| F1 = Fbr – F0 | oslabená plocha [cm2] |
| F1 = 6000 – 2010,62 | |
| F1 = 3 989,38 cm2 | |
| d0 = 16 | průměr otvorů [cm] |
| d1 = 12 cm, d2= 13 cm | excentrické umístění otvorů |
| d = (d1 + d2) | [cm] |
| Δ = 0,5 ∙ (d2 – d1) | výstřednost polohy otvorů [cm] |
| Δ = 0,5 ∙ (13 – 12) | |
| Δ = 0,5 cm | |
| Fx | účinná plocha [cm2] |
| Fx = 0,5 ∙ Fbr + b ∙ [(d2/4) – (2 ∙ Δ/b) ∙ F0)]-2 – F0 | |
| aaaFx = 0,5 ∙ 6 000 + 240 ∙ [252/4) – (2 ∙ 0,5/240) ∙ 2 010,62]-2 – 2 010,62 | |
| Fx = 3 907,35 cm2 | |
| μ | tvarový součinitel [-] |
| μ = 0,75 + 0,25 [(F1/Fbr – 0,625)/(1 – 0,625)] | |
| μ = 0,75 + 0,25 [(3 989,38/6 000,0 – 0,625)/(1 – 0,625)] | |
| μ = 0,777 |
Síla na mezi únosnosti Pm [kN] (na celý panel délky 2 400 mm):
Pm = μ ∙ Fx ∙ κc/q
Pm = 0,777 ∙ 3 907,35 ∙ 175/1 ∙ 142
Pm = 465 238,53 kp = 465,24 Mp = 4 652,4 kN
Dovolené zatížení na panel A1:
Pdov = Pm/s0
Pdov = 465,24/3,4 = 136,84 Mp = 1 368,4 kN, tj. 570 kN/m panelu šířky 2 400 m
Příklad 2 Stanovení mezního břemene NRD´ [kN] pro panel A1 – (podle ČSN EN 1992-1-1:2006)
| Ibr = (b ∙ d)3/12, | moment setrvačnosti brutto |
| I0 = (n ∙ p ∙ d4)/64 | moment setrvačnosti otvorů |
| Iz = Ibr – I0 – [(Abr ∙ A0)/(Abr – A0) ∙ Δ2 ] | moment setrvačnosti průřez s otvoru |
| Iz = (240 ∙ 25)3/12 – (10 ∙ p ∙ 164)/64 – [(6 000 ∙ 2 010,62)/3 989,38 ∙ 0,52] cm4 | |
| Iz = 279 574 cm4 | |
| i = (Iz/Fx)-2 | délka |
| i = (279 574/3907,35)-2 cm | |
| i = 8,46 cm | |
| lw = 2,6 m | světlá výška stěny |
| λ = lw /i | štíhlost stěny |
| λ = 2,6/0,0846 | |
| λ = 30,73 k 86 | čl. 12.6.5.1 ČSN EN 1992-1-1:2006 |
| hw = Ax/b | celková tloušťka ztužující stěny |
| hw = 3 907,35/240 | |
| hw = 16,28 cm | |
| l = lw /hw | štíhlost |
| l = 260/16,28 | |
| l = 15,97 k 25 | čl. 12.6.5.1 odst. 5 ČSN EN 1992-1-1:2006 |
| n = 1 | exponent podle čl. 3.1.7 ČSN EN 1992-1-1:2006 |
| fcd = αcc ∙ fck /γc | navrhovaná pevnost v tlaku |
| αcc | součinitel podle čl. 3.1.6 ČSN EN 1992-1-1:2006 |
| fck | charakteristická válcová pevnost betonu v tlaku |
| γc | dílčí součinitel betonu podle čl. 2.4.2.4 ČSN EN 1992-1-1:2006 |
| fcd = 0,8 ∙ 16 000/1,5 | |
| fcd = 8 533,3 kPa | |
| NRD = h ∙ fcd μ ∙ b ∙ hw μ ∙ (1 – 2 ∙ e/hw) | dovolené zatížení [kN] |
| e = 0,02 m | minimální výstřednost |
| NRD = 1 ∙ 8 533,3 ∙ 2,4 ∙ 0,1628 (1 – 2 ∙ 0,02/0,1628) | |
| NRD = 2 515 kN | |
Dovolené zatížení NRD´ [kN] na panel A1:
Výsledná síla je vynásobena tvarovým součinitelem μ = 0,777
NRD´ = 2 515 ∙ 0,777 = 1954 kN tj. 814 kN/m panelu šířky 2,4 m
Příklad 3 Stanovení mezního břemene pro dveřní panel A04
U dveřních panelů bylo mezní břemeno pro širší pilíř, uvedené v typovém podkladu, vztaženo na celý panel v poměru zatěžovaných ploch
| Pm2 = 2 670 kN | únosnost pilíře |
| Pmcel = Pm2 ∙ (b/b2) | |
| Pmcel = 2 670 ∙ (2,4/1,45) = 4 420 kN |
Obr. 9 Stanovení mezního břemene pro dveřní panel
3.4 ÚNOSNOST VODOROVNÉHO STYKU „stěna – strop – stěna“ – KONSTRUKČNÍ SOUSTAVY HK 60
Zhlaví i pata stěnových panelů konstrukční soustavy HK 60 mají tloušťku 250 mm, panely jsou vyrobeny z betonu značky B 250, mají podélné dutiny Ø190 mm.
Stropní panely tl. 250 mm z betonu značky B 250 mají podélné dutiny a šikmá čela, v horní polovině výšky s větším sklonem čela. Stropní panely jsou vzájemně spojeny v místě závěsných ok spojovací výztuži Ø 12/600 mm (ocel 10 300), podélně probíhá věncová výztuž 2 x Ø N10 (ocel 10 300).
Zálivkový beton styku je B 250 – ve výpočtu byly uvažovány hodnoty pevnosti betonu B 20, stejně jako u cementové malty v běžných spárách. Tloušťka ložných spár nad zhlavím i pod patou stěnových panelů je 10 mm.
Mezní únosnost vodorovného styku „stěna – strop – stěna“ s uložením stropních dílců kolmo k dutinám podle ČSN 73 1211 v průřezu A (pata a zhlaví stěnového panelu) Nju = 1011,0 kN/m v průřezu B Nju = 805,54 kN/m.
Rozhoduje mezní únosnost v průřezu B:
Nju = 805,54 kN/m
Obr. 10 Řez stykem „stěna – strop – stěna“
3.5 ÚNOSNOST SVISLÉHO STYKU PŘÍČNÉ NOSNÉ A PODÉLNÉ ZTUŽUJÍCÍ STĚNY
Svislý styk je tvořen hladkou plochou stěnového panelu příčné nosné stěny a hladkým čelem stěnového panelu podélné stěny s mírně prolomeným čelem. V úrovni stropní konstrukce je provedena zálivková výztuž z Ø 8 (ocel 10210), styk je dále převázán stropním panelem. Zálivkový beton styku je B 250, ve výpočtu byly uvažovány hodnoty pevnosti betonu B 20, stejně jako u cementové malty pro osazení stropních dílců a paty stěnových dílců.
Mezní únosnost svislého styku ve smyku s převázáním styku stropním panelem a s uvážením zálivkové výztuže podle současně platných norem je:
Qju = 49,83 kN/podlaží
Poznámka: v případě, že zálivková výztuž není osazena do spáry mezi boky stropních panelů je Nju = O kN/m
Obr. 11 Svislý styk příčné nosné a podélné ztužující stěny
3.6 SVISLÝ STYK V PŘÍČNÉ NOSNÉ STĚNĚ
Svislý styk je tvořen hladkými čely stě nových panelů uspořádanými podélně mírně prolomenými rovinami. V úrovni stropní konstrukce je provedena průběžně zálivková výztuž 2 x Ø 10 (ocel 10 300). Styk není převázán stropními panely. Zálivkový beton styku je B 250, ve výpočtu byly uvažovány hodnoty pevnosti betonu B 20, stejně jako u cementové malty pro osazení stropních dílců a paty stěnových dílců.
Mezní únosnost svislého styku ve smyku bez převázání styku stropními panely a s uvážením zálivkové výztuže stanovená podle současně platných norem je:
Qju = 50,36 kN/podlaží
Obr. 12 Vodorovný řez svislou spárou mezi stěnovými panely v příčné nosné
4 DOPORUČENÝ POSTUP PŘI NAVRHOVÁNÍ NOVÝCH DVEŘNÍCH OTVORŮ V BYTOVÝCH DOMECH KONSTRUKČNÍ SOUSTAVY HK
Početní analýza řady zjednodušených výseků panelových stěn ukázala, že různé zjednodušené metody na bázi přibližného modelování poskytují značný rozptyl výsledků. Zjednodušené modely berou v potaz pouze zatížení svislé rovnoměrné; neuvažují se účinky působení větru, přídavky napětí vyvozované zkrucováním stropních tabulí u nesymetrických soustav atd. Smyková únosnost styků je zatížena řadou nejistot, týkajících se vyztužení styků či jejich spolehlivého vyplnění betonem. Proto se doporučuje dodržovat následující pokyny:
- u okrajů stěn, ve kterých má být dodatečně otvor proveden, zůstane min. šířka stěnového pilíře alespoň 600 mm – musí být vždy posouzeno výpočtem;
- nově zřizované otvory se předpokládají šíře do 1 200 mm v rámci jednoho panelu;
- zřizování otvorů lze provádět pouze technikou vrtání a řezání, nelze užívat bouracích kladiv;
- nepředpokládá se, že by otvor zasahoval do styčné spáry mezi panely, líc otvoru by měl být min. 375 mm od této spáry – vždy doložit alespoň přibližným výpočtem;
- v každém návrhu zřízení otvoru musí být zvážena otázka podepření konstrukcí během provádění úprav před zřízením otvoru a v době jeho provádění – nutné provizorní podepření stropní konstrukce nad prováděným otvorem výdřevou!;
- výška nadpraží (překladu) nad otvorem zůstane cca 500 mm, resp. je možno provést otvor na celou výšku panelu;
- v jednom stěnovém panelu lze zřídit max. jeden otvor;
- před zpracováním posudku je nezbytné zjistit skutečný stav stěny v nejbližším vyšším a nižším podlaží. Je třeba požadovat po objednateli posudku, aby zjistil informaci o celkové míře nových otvorů v posuzované stěně oproti původnímu stavu. Pokud by množství otvorů překročilo 20 % plochy původních otvorů, je zapotřebí řešit celou stěnu pro všechna podlaží;
- je třeba respektovat okolnost, že panely byly vyztuženy po obvodě pouze lemovací výztuží;
- zjednodušený výpočet musí být v souladu s požadavky ČSN EN 1992-1-1, konstrukce z prostého betonu mají omezenou duktilitu, uvažuje se s lineárně pružným chováním průřezů.
4.1 NÁVRH NOVÉHO DVEŘNÍHO OTVORU ŠÍŘKY 800 – 1 200 MM VE STĚNOVÝCH DUTINOVÝCH PANELECH ŠÍŘKY 240 CM KONSTRUKČNÍ SOUSTAVY HK
Pro zřízení takového dveřního otvoru je možno použít zjednodušující výpočet.
Konstrukční soustava HK 60 včetně jejích revizí v letech 1965 a 1969 byla navržena v době, kdy platila ČSN 73 2001 a nosné konstrukce pozemních staveb byly navrhovány a posuzovány podle stupně bezpečnosti. Pro všechny nosné prvky této soustavy jsou proto v dochovaných katalozích k dispozici hodnoty mezních břemen, resp. mezních momentů (viz kopie katalogových listů v příloze). Proto dále ve výpočtech únosnosti stěnových panelů oslabených novými dveřními otvory vycházíme z této skutečnosti.
Nejprve je třeba prokázat, že pilíře, které zbývají v panelu po stranách nově navrhovaného dveřního otvoru, jsou dostatečně únosné a vyhoví pro svislé normálové síly, které na pilíř budou působit z celé soustavy nad vzniklým otvorem.
Dále je třeba prokázat, že nadpraží nového otvoru přenese zatížení vlastní hmotností a stropní konstrukcí bezprostředně nad oslabovaným panelem. Doporučuje se nespoléhat na únosnost nadpraží, které je oslabené dutinami a navrhnout podepření nadpraží novu vloženou konstrukcí.
Pro otvor do 1 200 mm vyhoví podepření nadpraží dvěma ocelovými válcovanými nosníky L 100/100/8 mm (využití ocelového překladu je 61 %, teoretický průhyb při spojitém rovnoměrném zatížení je 1,9 mm). Oba L nosníky je třeba propojit přivařenými ocelovými spojkami 50/4 mm max. po 250 mm (viz Příklad 4, 5).
V případě, že je prováděn otvor na celu výšku panelu, jsou ocelovými nosníky L 100/100/8 mm podepřeny přímo stropní panely uložené na stěnovém panelu. Pak je třeba nadpraží nově zřízeného otvoru doplnit vyzdívkou z tvarovek lehkého betonu na ocelovém překladu z 2 L 60/60/6 mm přivařených na svislé stojky ve výšce dveřního otvoru (viz Příklad 6).
Svislé řezy po stranách navrhovaného otvoru ve stěnových dutinových panelech konstrukční soustavy HK se doporučuje navrhovat pokud možno v ose některé z dutin, kde je nejmenší tloušťka betonu (u panelů vyráběných v období 1960 – 1969 jsou dutiny Ø 190 mm – min. tloušťka betonu je 25 a 35 mm, u panelů vyráběných po roce 1969 jsou dutiny Ø 160 mm – min. tloušťka betonu je 40 a 50 mm – panely řady A).
Požadavek ČSN EN 1992-1-1, který předepisuje, že každý otvor musí být alespoň olemován výztuží, lze vyhovět osazením na svislé hrany nového dveřního otvoru ocelové válcované nosníky L 60/100/8 mm. Šířka 60 mm L nosníku bude lemovat otvor při pohledu na panel. Dva L nosníky na každé svislé straně otvoru je třeba propojit přivařením ocelových spojek 50/4 mm max. po 300 mm. Nahřátím ocelového pásku před jeho přivařením se docílí přitlačení L nosníků k panelu.
Dvojice svislých nosníků L 60/100/8 podepře vložený vodorovný ocelový překlad 2 x L 100/100/8 mm v místě nad dveřním otvorem (viz Příklad 3, 4) případně pod stropní konstrukcí (viz Příklad 5). Svislé nosníky je třeba založit až na pozedním věnci (v úrovni horního líce stropních panelů).
4.2 STANOVENÍ MEZNÍHO BŘEMENE NA PILÍŘE KOLEM NOVÝCH OTVORŮ V 1. PODLAŽÍ PĚTIPODLAŽNÍHO DOMU SOUSTAVY HK 60, HK 65
Zatížení:
| střecha | ||||
| panely | 3,5 kN/m2 ∙ 6,0 m | = | 21,00 kN/m | |
| střešní plášť | 3,0 kN/m2 ∙ 6,25 m | = | 18,75 kN/m | |
| věnec | 25,0 kN ∙ 0,25 m ∙ 0,25 m | = | 1,56 kN/m | |
| sníh | 0,6 kN ∙ 6,25 m | = | 3,75 kN/m | |
| celkem | 45,06 kN/m | |||
| bytové podlaží | ||||
| panely | 3,5 kN/m2 ∙ 6,0 m | = | 21,00 kN/m | |
| podlaha | 1,5 kN/m2 ∙ 6,0 m | = | 9,00 kN/m | |
| věnec | 25,0 kN ∙ 0,25 m ∙ 0,25 m | = | 1,56 kN/m | |
| užitné | 1,5 kN/m2. 6,0 m | = | 9,00 kN/m | |
| celkem | 40,56 kN/m | |||
| parapet + meziokenní výplně + okna | = | 24,00 kN | ||
| stěnový panel | 3,5 kN/m2 ∙ 2,6 m | = | 9,10 kN/m | |
Stanovení Pdov na pilířek
Pdov.pil. = Pdov panel ∙ a/2,4
Příklad: panel A1 – pilířek šířka 0,5 m, otvor šířky 1,2 m
Pdov.pil. = 1367 ∙ 0,5/2,4 = 285 kN
Ppil. = 245 ∙ (0,5+1,2 ∙ 0,5) = 270 kN
Pdov.pil > Ppil.
285 kN > 270 kN
Panel 1 – vnitřní
Mezní břemeno Pm= 3920 kN
Pdov = 3920 kN/3,4 = 1153 kN = 480 kN/m
Panel A1 – vnitřní
Mezní břemeno Pm= 4650 kN
Pdov = 4650 kN/3,4 = 1367 kN = 570 kN/m
Tab. 5 Šířka pilířku v závislosti na Pdov [kN] a maximální šířce dveřního otvoru
| Šířka pilířku [cm] | Pdov [kN] | Maximální šířka dveřního otvoru [cm] | ||
| Panel 1 | Panel A1 | Panel 1 | Panel A1 | |
| 37,5 | 180 | 214 | 60 | 90,0 |
| 40,0 | 192 | 228 | 70 | 100,0 |
| 45,0 | 216 | 257 | 80 | 100,0 |
| 47,0 | 227 | 268 | 80 | 120,0 |
| 50,0 | 240 | 285 | 90 | 120,0 |
| 55,0 | 264 | 314 | 100 | 120,0 |
| 60,0 | 288 | 342 | 120 | 120,0 |
Výše uvedené příklady výpočtů platí pro panely v 1. podlaží pětipodlažního domu!
Obr. 13 Panely HK 60 a HK 65 s dutinami Ø 190 mm (1960 – 1969)
Krajní panely – pilířek vždy minimálně 600 mm (u obvodového pláště)
Vnitřní panely
- pilířek min. 450 mm při otvoru šířky do 800 mm
- pilířek min. 550 mm při otvoru šířky do 1 000 mm
- pilířek min. 600 mm při otvoru šířky do 1 200 mm
Platí při zatížení maximálně čtyřmi podlažími nad stěnou, ve které má být proveden nový dveřní otvor!
Příklad 4 Otvor 1 000/2 050 mm ve stěnovém panelu 1
Obr. 14 Stěnový panel střední 1
Obr. 15 Panely HK 69 s dutinami Ø 160 mm (1969 – 1970)
Krajní panely – pilířek vždy min. 600 mm (u obvodového pláště)
Vnitřní panely
- pilířek min. 375 mm při otvoru šířky do 900 mm
- pilířek min. 400 mm při otvoru šířky do 1 000 mm
- pilířek min. 470 mm při otvoru šířky do 1 200 mm
Platí při zatížení maximálně čtyřmi podlažími nad stěnou, ve které má být proveden nový dveřní otvor!
Příklad 5 Otvor 1 000/2 050 mm ve stěnovém panelu A1
Obr. 15 Stěnový panel střední A1
Příklad 6 Otvor 1 000/2 550 mm ve stěnovém panelu A1
Obr. 16 Stěnový panel střední A1
5 LITERATURA
[1] RŮŽIČKA, M. Krabicové konstrukce. Praha: SNTL, 1963.
[2] RUSEK, B., JEŽEK, M., WITZANY, J., HRUŠKA, A., KARAS, J. Komplexní regenerace stavební soustavy HK. Praha: IC ČKAIT, 2000.
[3] RUSEK, B. Statické výpočty panelů konstrukční soustavy HK 60, HK 65, HK 69. 1963 – 1971.
[4] KOLEKTIV AUTORŮ, Katalogy prvků konstrukční soustavy HK, Stavoprojekt Hradec Králové, Pozemní stavby Hradec Králové: 1961 – 1971.
[5] NOVÁČEK, L. Vědecké posouzení Zprávy o stavu stěnových dutinových panelů systému HK. 1965.
[6] KOLEKTIV AUTORŮ, Zpráva o stavu stěnových dutinových panelů systému HK, Stavoprojekt KPÚ Hradec Králové: 1965.
[7] KOLEKTIV AUTORŮ, Zpráva o průkazních zkouškách dutinových stěnových panelů pro Prefu, n.p. Pardubice, Výzkumný ústav pozemních staveb Praha, výzkumné pracoviště Veselí n. Lužnicí: 1965.
[8] NOVÁČEK, L. Vyjádření k návrhu dutinových panelů konstrukčního souboru HK + doplněk. 1970.
[9] LEWICKI, B. Budinky miezskalne z elementóv vielkowymiarowych oblizanija i konstrukcija. Varšava: 1961.
[10] WITZANY, J., BROŽOVSKÝ, J., ČEJKA, T., ZIGLER, R. Dodatečné provádění otvor v nosných stěnách vícepodlažních panelových budov. BETON 3/2013.
[11] VIMMR,V., ČERNÝ, T., Dodatečné zásahy do nosných konstrukcí panelových budov. BETON 3/2013.
[12] VRBA, J. Sanace a rekonstrukce nosných stěn malorozponových panelových soustav s ohledem na vyztužení panelů. BETON 3/2013.
[13] ČSN 73 2001:1959, Projektování betonových staveb. Praha: Český normalizační institut.
[14] ČSN 73 1310:1959, Zatížení stavebních konstrukcí. Praha: Český normalizační institut.
[15] ČSN 73 3103:1958, Železobetonové prefabrikáty. Praha: Český normalizační institut.
[16] ČSN EN 1992-1-1:2006, EUROKÓD 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Praha: Český normalizační institut.