Charakteristické vady a poruchy nosných konstrukcí panelových domů (R 1.1)

MINISTERSTVO PRŮMYSLU A OBCHODU ČR
SEKCE STAVEBNICTVÍ
Na Františku 32, Praha 1

Program MPO ČR na podporu výzkumu a vývoje
Regenerace panelových domů
Praha 2000

Kód publikace: I/01

Zpracoval: Stavební fakulta Českého vysokého učení technického

Spolupráce: STÚ-K, .a s., Praha, Kloknerův ústav ČVUT

Řešitelé: prof. Ing. Jiří Witzany, DrSc., Stavební fakulta ČVUT (vedoucí řešitel úkolu); Ing. Petr Bouška, CSc., Kloknerův ústav ČVUT; Ing. Tomáš Čejka, Stavební fakulta ČVUT; Ing. Tomáš Klečka CSc., Kloknerův ústav ČVUT; Ing. Karel Kolář CSc., Kloknerův ústav ČVUT; Ing. Josef Ladra, Stavební fakulta ČVUT; Soňa Štolbová, Stavební fakulta ČVUT; Ing. Václav Vimmr, CSc., STÚ-K, a. s., Praha; doc. Ing. Jaroslav Výborný, CSc., Stavební fakulta ČVUT

MPO souhlasí se zveřejněním pomůcky.

Omlouváme se za špatnou čitelnost některých vyobrazení způsobenou nekvalitním stavem dostupných archivních předloh.

OBSAH

  Úvod
1 Projektové vady panelových konstrukcí
1.1 Vady panelových domů z hlediska požadavků mechanické odolnosti a stability podle ČSN 73 1211
1.2 Vady panelových domů z hlediska požadavků požární bezpečnosti podle ČSN 73 0802 – 1995 a ČSN 73 0833
1.3 Vady panelových soustav z hlediska tepelně technických požadavků podle současně platné ČSN 730540:94 „Tepelná ochrana budov“
1.4 Vady panelových konstrukcí z hlediska současných požadavků na zdravotní nezávadnost
2 Charakteristické vady a poruchy materiálů nosných konstrukcí panelových domů
2.1 Charakteristické vady betonu
2.2 Charakteristické vady lehkých nosných betonů
2.3 Trvanlivost a koroze betonu
2.3.1 Trvanlivost betonu
2.3.2 Chemické degradační procesy v betonu
2.3.3 Důsledky jednotlivých typů koroze
2.3.4 Určení hloubky karbonatace
2.3.5 Vlastní měření hloubky karbonatace
2.3.6 Vyhodnocení naměřených hodnot
2.3.7 Sanace betonu z hlediska zpomalení procesu karbonatace
2.4 Koroze výztuže
3 Vady panelových konstrukcí způsobené montáží
4 Kvalitativní rozbor poruch nosné konstrukce panelových domů
4.1 Svislé a vodorovné nosné konstrukce panelových domů
4.1.1 Statické poruchy svislých a vodorovných nosných panelových konstrukcí
4.1.2 Svislé nosné konstrukce a styky
4.1.3 Styky nosných dílců panelových budov
4.1.4 Stropní dílce a styky
4.1.5 Základové konstrukce a spodní stavba
4.1.6 Schodiště, výtahová šachta
4.2 Obalové a předsazené konstrukce panelových domů
4.2.1 Vady a poruchy obvodových konstrukcí
4.2.2 Lodžie
5 Souhrnné výsledky průzkum vad a poruch panelových domů Blokopanel, G40, G57, G57A, B70, BP70, NKS-G, P 1.11, P 1.21, PS 61, PS 69, SG 60, T 06 B, T 08 B, VVÚ ETA
6 Charakteristické poruchy nosných panelových konstrukcí
6.1 Svislé trhliny ve styčných spárách mezi stěnovými dílci nosných stěn
6.2 Narušení vodorovných styků nosných stěn a stropních dílců, poruchy zhlaví a pat stěnových dílců v oblasti styku „stěna – strop – stěna“
6.3 Trhliny v nadpraží nosných stěn
6.4 Trhliny v podélných stycích mezi stropními dílci
6.5 Trhliny mezi dílci schodišťových ramen a stěnovými dílci
6.6 Narušení styků mezi obvodovými dílci a vnitřní nosnou konstrukcí – vznik trhlin ve stycích mezi obvodovou a vnitřní konstrukcí
6.7 Porušení vnější železobetonové desky (monierky) sendvičového obvodového pláště tahovými trhlinami a smykovými trhlinami
6.8 Rozvrstvování obvodových dílců
6.9 Poruchy povrchů obvodových dílců
6.10 Poruchy těsnících spojů obvodových dílců
6.11 Narušení styků a spojů lodžiových stěnových a stropních dílců s hlavní nosnou konstrukcí budovy
6.12 Poruchy styků lodžiových dílců
6.13 Narušení povrchových vrstev lodžiových dílců a betonu styků
6.14 Poruchy styků mezi železobetonovým zábradlím a příčnými stěnami lodžie
6.15 Poruchy prvků a kotvení ocelových zábradlí
6.16 Poruchy nosných železobetonových balkonových dílců
  Literatura a související normy
  Příloha barevných vyobrazení



ÚVOD

Navrhování pozemních staveb se v minulosti a v řadě případů až dosud opírá o empirii. Teprve v první polovině 20. století se postupně začínají uplatňovat analytické a teoretické postupy a metody při navrhování zejména nosných částí budov. V řadě případů se teoretické (částečně simulační) postupy uplatňují až následně, pokud předchozí praxe a z ní odvozené zkušenosti nedávají dostatečně spolehlivé odpovědi a poznatky. Podobnou situaci a z ní vyplývající důsledky lze vysledovat prakticky od počátku panelové výstavby až do současnosti. Ještě na konci 60. let převládal u odborné veřejnosti názor, že panelové konstrukce navazují a jsou přirozeným vývojem cihelných staveb, a proto např. nemají být předmětem podrobného inženýrského šetření. V důsledku toho se v řadě případů neprovádělo statické posouzení nosné konstrukce a statické výpočty se přikládaly k projektové dokumentaci pouze na výslovné přání investora. Výsledný návrh konstrukce byl převážně závislý na přístupu a odborné erudici projektantů. Zaostávání a často i přehlížení a nedostatečné uplatnění exaktních a objektivních metod při navrhování a konstruování panelových domů jsou spolu s nedostatečnou kvalitou hlavní příčinou poměrně rozsáhlého výskytu jejich vad a poruch. Snaha uplatnit zkušenosti a znalosti z předcházejících tradičních konstrukcí a budov byla v řadě případů nejenom nedostatečná, ale i škodlivá.

Panelové konstrukce přinesly zcela novou kvalitu do konstruování pozemních staveb, což vyžadovalo hlubší teoretické znalosti, nahrazení empirie teorií, nahrazení idealizovaných a značně zjednodušených modelů chování konstrukce a jejich částí výstižnými modely fyzikálními (materiálovými) a modely zatížení. Vysoká tuhost prefabrikované betonové stěnové konstrukce a z ní vyplývající závažné mechanické stavy napjatosti, způsobené zejména účinky objemových změn (teplota, vlhkost), účinky změny tvaru základové spáry apod. jsou nejčastější příčinou poruch, zejména styků dílců charakteristických nedostatečnou poddajností a únosností.

Nedostatečné znalosti o chování a stavu napjatosti rozhodujících nosných styků a dílců, podcenění vzájemného spolupůsobení jednotlivých dílců, částí a subsystémů, nahrazení prostorového působení nosného systému zjednodušujícími idealizovanými modely, které nedostatečně zohledňovaly skutečné chování konstrukce, a řada dalších nedostatků jak v oblasti navrhování, tak i výroby a montáže panelových domů jsou příčinou vad a poruch, a to jak v oblasti mechanické odolnosti a stability, tak i v oblasti požární bezpečnosti, užitných vlastností, zdravotní nezávadnosti, energetické náročnosti a tepelně technických vlastností, akustické pohody, spolehlivosti a trvanlivosti.

Vady a poruchy, které se vyskytují na panelových budovách, mají rozdílnou závažnost a význam. Značný podíl na výskytu vad a poruch panelových budov má nekvalitní materiál a provedení, které ve svém souhrnu způsobují výrazné zhoršení kvality a funkčních vlastností těchto staveb a jejich trvanlivosti. Jedná se především o kvalitu prefabrikovaných dílců, kvalitu zálivkových betonů a provedení styků, kvalitu tepelně izolačních materiálů, těsnících a hydroizolačních materiálů a povrchové úpravy. Řada poruch je způsobena nepřesnou montáží a nedodržováním technologických pravidel a postupů. Hromadná realizace typizovaných panelových budov, zahrnujících řadu vad vyplývajících z projektové dokumentace, zapříčiněných neznalostí, zjednodušením a podceněním řady závažných zatěžovacích účinků a vlivů a nerespektování jejich vývoje v čase, spolu s neschopností včas reagovat na výskyt vad a následujících poruch způsobily hromadný výskyt těchto závad a poruch na realizovaných budovách.

Podcenění prostorového působení nosného systému, funkce stropní desky z hlediska zabezpečení stability a tuhosti při působení vodorovných účinků, účinků mimořádných zatížení a vlivů, funkce styků a spojovacích vazeb po překročení meze lineárních deformací (vzniku trhlin) je příčinou řady závažných vad nosného systému z hlediska požadavku mechanické odolnosti a stability zejména panelových domů realizovaných do roku 1972-74. Jedná se především o nedostatečné vyztužení styků, nedostatečné zálivkové výztuže, vyztužení dílců, absenci konstrukční výztuže dílců a nedostatečné spojení dílců kotevní výztuží.

Nejslabším článkem a místem nejčastějších poruch panelových konstrukcí jsou styky nosných dílců, které vykazují vysokou tuhost (malou poddajnost) a nedostatečnou únosnost. Styky jsou místa, v nichž dochází ke kumulaci poruch, projevujících se nejčastěji trhlinami. Tvarování a řešení stykových ploch prefabrikovaných dílců, nepřesnost a nekvalitní provedení, nedostatečné vyztužování styků a celková technologická nekázeň jsou hlavními příčinami poruch styků nosných dílců (svislé styky stěnových dílců, podélné styky stropních dílců, styky mezi stropními a stěnovými dílci, styky mezi schodišťovými dílci a navazující nosnou konstrukcí).

Druhou skupinou nejčastějších poruch jsou poruchy styků mezi obvodovými dílci a vnitřní nosnou konstrukcí, které jsou vystaveny vedle účinků svislého a vodorovného zatížení zejména cyklickým účinkům teploty a vlhkosti. Tyto poruchy vznikají u všech plášťů bez ohledu na případnou rozdílnost konstrukčního uspořádání, řešení styků a skladby obvodového pláště. Tato skutečnost je v souladu s výsledky teoretického a experimentálního výzkumu.

Celkově nesprávné a z hlediska zvukoizolačních požadavků nevyhovující řešení styků schodišťových dílců s vnitřní nosnou konstrukcí je příčinou velmi častého výskytu poruch těchto styků. Tyto poruchy jsou způsobeny vadným řešením projektové dokumentace (tuhý a nepoddajný styk mezi schodišťovým ramenem a přilehlou stěnou, tuhý a nepoddajný styk schodišťového ramene a podestového dílce namísto kloubového styku apod.).

Rozdílná kvalita a stáří stěnových a stropních dílců jsou častou příčinou vzniku trhlin ve stycích těchto dílců v důsledku různého přetváření sousedních stěnových dílců, různého průhybu sousedních stropních dílců, zejména od dlouhodobě působících zatížení.

Nejrozsáhlejší skupinu vad a poruch panelových domů tvoří vady a poruchy obvodového pláště (porušení dílců trhlinami, narušení povrchové úpravy, rozvrstvení pláště, porušení styků a spojů obvodových dílců). Řada poruch panelových domů je zapříčiněna chybným (vadným) řešením obvodového pláště, zpravidla nedostatečnou tepelnou izolací, mnoha tepelnými mosty, nedostatečnou vodonepropustností, vzduchotěsností a tepelnou izolací styků a spár, celkově nevhodným řešením skladby a povrchových úprav obvodových dílců z hlediska difuze vodních par a celkového tepelně vlhkostního režimu, podceněním klimatických účinků a vlivů, nedostatečnou krycí vrstvou výztuže a nekvalitním, proti povětrnostním vlivům málo odolným materiálem, nesprávným uložením a kotvením obvodových dílců nerespektujícím skutečné statické působení jednotlivých vazeb a částí v nosném systému. Vedle nevyhovujících tepelně technických vlastností patří k závažným poruchám obvodového pláště, které ohrožují statickou bezpečnost, narušení spojů (kotvení) s korozí vnitřní ocelové konstrukce a narušení kotvení vnějších pohledových monierek k vnitřní nosné vrstvě sendvičových obvodových dílců.

Specifickou a zvláště závažnou skupinu představují zejména poruchy lodžií a balkonů. Tyto poruchy jsou způsobeny především vadným řešením projektové dokumentace (např. styky lodžiových dílců, styky konstrukce lodžie a obvodového pláště, popřípadě vnitřní nosné konstrukce, nedostatečné krytí výztuže a kvalita betonu dílců apod.), jejich důsledkem je v řadě případů výrazné snížení statické bezpečnosti konstrukce předsazených lodžií.

Řada poruch obvodových, lodžiových a balkónových prefabrikovaných dílců, zejména jejich nedostatečná odolnost proti účinkům vnějšího prostředí (rychlý postup karbonatace), je způsobena vznikem technologických tahových trhlin na povrchu dílců, způsobených rychlým chladnutím („tepelný šok“) povrchu propařovaných dílců, nekvalitním betonem, nedostatečnou krycí vrstvou výztuže a nekvalitní povrchovou úpravou.

Další rozsáhlou skupinou poruch jsou poruchy střešních plášťů projevující se nedostatečnými tepelně izolačními vlastnostmi, hromaděním kondenzované vlhkosti ve střešním plášti, narušováním atik, boulením hydroizolační vrstvy a místním, případně rozsáhlejším zatékáním do bytů v nejvyšších podlažích. V řadě případů nevyhovuje skladba a řešení střešního pláště tepelně technickým požadavkům a současně vykazuje závažné konstrukční závady.

Do skupiny poruch obvodových plášťů patří i rozsáhlý výskyt poruch okenních výplní. Dochází k zatékání kolem rámů okenním výplní. Okenní výplně mají nevyhovující tepelně technické vlastnosti, zejména z hlediska infiltrace, a vykazují konstrukční závady.

Důsledkem podcenění interakce mezi nosnou konstrukcí a vestavěnými kompletačními konstrukcemi a nesprávného řešení jejich styků je výskyt řady poruch dělících konstrukcí a příček projevujících se zejména trhlinami ve stycích s nosnou konstrukcí a zhoršením zvukoizolačních vlastností.

Závažnou skutečností je, že převažující část všech poruch panelových domů lze klasifikovat jako poruchy aktivní. Lze tedy oprávněně předpokládat jejich další rozvoj a šíření v čase, a v důsledku toho pokračující zhoršování celkového fyzického stavu panelových budov. Rozborem příčin těchto poruch a mechanizmů porušování lze doložit, že kinetika procesů narušení s časem narůstá. Výsledky a rozbor experimentálního ověřování chování styků při opakovaném (cyklickém) zatížení ukázaly na nutnost zabývat se závislostí statických vlastností styků na čase, obecně sledovat souvislost historie zatížení, tj. časový průběh účinků zatížení z hlediska četnosti a rozsahu nelineárně pružné odezvy styků, která může vést k postupnému snižování statické bezpečnosti. Podobné důsledky z hlediska bezpečnosti obyvatel panelových domů může mít pokračující koroze výztuže dílců vystavených přímému působení vnějšího prostředí (lodžiové a obvodové dílce, atikové dílce, balkónové dílce) a kotevní výztuže obvodových a lodžiových dílců v kondenzačních zónách (kotvení obvodových a lodžiových dílců k vnitřní nosné konstrukci).


1 PROJEKTOVÉ VADY PANELOVÝCH KONSTRUKCÍ

V průběhu realizace panelové výstavby byly při návrhu a v projektové dokumentaci aplikovány jednak v té době platné ČSN a od r. 1964 postupně speciální předpisy, pokyny a směrnice, a od r. 1988 i norma zaměřená na navrhování panelových konstrukcí. Znalost odborné úrovně a obsahu těchto předpisů, směrnic a norem z té doby může být velmi důležitým hlediskem při rozhodování o potřebném rozsahu stavebně technického průzkumu.

Rozsáhlou skupinou vad panelových konstrukcí jsou vady projektové dokumentace, které jsou dány nesouladem mezi požadavky předpisů a norem platných v době realizace, a předpisů a norem současně platných. Jedná se o celý komplex předpisů a norem, které podstatným způsobem ovlivňují návrh konstrukčního řešení. Lze doložit, že panelové konstrukce z hlediska současně platných předpisů a norem nesplňují v potřebné míře požadavky statické bezpečnosti (např. změna ČSN 73 2001 na ČSN 73 1201, změna Směrnice pro navrhování nosné konstrukce panelových budov, nová ČSN 73 1211, změna ČSN 73 0035 apod.) a požadavky na pohodu prostředí (změna ČSN 73 0540, ČSN 73 0532, ČSN 73 0580).

Mezi závažné vady patří nedostatečné vodorovné a svislé vyztužení nosné konstrukce ve stropních deskách a stycích, nevyhovující řešení a vyztužení dílců a styků, nevyhovující tepelně technické řešení obvodových konstrukcí, okenních výplní, nedostatečné těsnění, nevyhovující tepelně technické a hydroizolační vlastnosti střešních konstrukcí, nevyhovující zvukoizolační vlastnosti podlahových a stropních konstrukcí, nevyhovující tloušťky krycích vrstev výztuže a další. Odstranění těchto vad projektové dokumentace panelových konstrukcí ve vztahu k současně platným předpisům musí být vedle odstranění vzniklých poruch nedílnou součástí rekonstrukce a modernizace panelových budov. Při návrhu rekonstrukce a modernizace panelových budov je nutné tyto skutečnosti respektovat. Tento postup upravuje ČSN 73 0038 „Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí při přestavbách“, která umožňuje určité individuální hodnocení konstrukce. Vady projektové dokumentace, konstrukční, materiálové, technologické, které se vyskytují na panelových budovách, mají rozdílnou závažnost a význam.


1.1 VADY PANELOVÝCH DOMŮ Z HLEDISKA POŽADAVKŮ MECHANICKÉ ODOLNOSTI A STABILITY PODLE ČSN 73 1211

Nosné betonové panelové konstrukce byly v průběhu realizace panelové výstavby navrhovány především podle dále uvedených předpisů a směrnic:

[0] V té době obecně platné normy pro zatížení a konstrukce

[1] Prozatímní pokyny pro statické výpočty panelových domů, 2. opravené vydání, STÚ Praha, květen 1965 (1. vydání v roce 1964)

[2] PUME, D. – HORÁČEK, E.: Směrnice pro statický výpočet konstrukcí panelových budov, VÚPS Praha 1966

[3] Směrnice pro navrhování nosné konstrukce panelových budov, VÚPS Praha:

  • díl I. z roku 1971;
  • díl II. z roku 1972;
  • změna a) z roku 1977.

[4] ČSN 73 1211 – Navrhování betonových konstrukcí panelových budov, účinnost od 1. 10. 1998. ČSN 73 1211 navazuje přímo na ČSN 73 1201 Navrhování betonových konstrukcí (1986) a doplňuje ji o ustanovení vyplývající z konstrukčního řešení panelových budov a ze způsobu jejich provádění.

Mezi hlavní konstrukční zásady pro navrhování nosné konstrukce panelových domů podle ČSN 73 1211 patří:

  • Pro stavby v seismických oblastech platí konstrukční pokyny uvedené v ČSN 73 0036.
  • V úrovni stropu každého podlaží je nutno vložit podélně i příčně spojitou výztuž zajišťující „spojitost“ stropní desky v její rovině a dále výztuž zajišťující spojení nosných stěn se stropní deskou.
  • Spojitá výztuž se navrhuje na základě statického výpočtu s tím, že musí být v obou směrech minimálně schopná zachytit extrémní tahovou sílu, vypočítanou empirickým vzorcem v závislosti na počtu podlaží budovy, a rozhodně nesmí být menší než 15 kN/m.
  • Svislou spojitou výztuž stěn (umístěnou do svislých styků, nebo jako účinné propojení svislé výztuže stěnových panelů) norma pouze doporučuje. Tato výztuž je dimenzována na výpočtovou sílu rovnou extrémní hodnotě vlastní tíhy stěnových dílců.
  • Vodorovné a svislé ztužení budovy, navržené podle konstrukčních zásad, omezuje rozsah sekundárního poškození na nejbližší okolí primárního poškození. Pokud investor požaduje zvýšenou odolnost konstrukce vůči sekundárnímu poškození, je v normě [4] návod, jak potřebnou výztuž navrhnout.
  • Úložná délka stropních dílců je minimálně 40 mm, rovněž je předepsána nejmenší šířka věnce z důvodů dokonalého zpracování stykového betonu.
  • Konstrukci střechy je nutno uspořádat tak, aby se zmenšil účinek teplotních změn na nosnou konstrukci.
  • Konstrukční zásady pro návrh vnitřních stěn jsou podobné až shodné se [3]. Přibývá pojem vnitřních stěn z betonu slabě vyztuženého, přiřazených ke stěnovým dílcům z prostého betonu.
  • Pro vodorovné styky jsou konstrukční zásady prakticky stejné jako ve [3].
  • Pro svislé styky je zavedeno kritérium minimální plochy průřezu stykového betonu. V seismických oblastech podle intenzity seismicity je předepsáno spojení vodorovné výztuže stěnových panelů v jedné, eventuelně ve dvou úrovních výšky podlaží.
  • Konstrukce obvodových stěn a styky obvodových dílců – konstrukční zásady jsou obdobné jako ve [3].
  • Plošné základy nosných stěn mohou být spojité nebo přerušované. Pilotové základy lze navrhovat bez základového roštu, nebo se základovým roštem. Upozorňuje se na uvážení vlivu zvýšeného lokálního namáhání nad hlavami pilot.
  • Základové konstrukce v seismických oblastech musí odpovídat požadavkům ČSN 73 0036 a navíc je třeba do oblasti styku základu se stěnou umístit průběžnou výztuž o ploše uvedené;
  • v [4] v závislosti na předpokládané intenzitě seismicity, počínaje 7° M.C.S.
  • V poddolovaném území je uveden odkaz na „Směrnice pro stavby na poddolovaném území“.

Požadované nebo doporučované konstrukční zásady pro návrh panelové budovy obsažené ve [3][4] doplňují konstrukční požadavky základních norem na které se [3][4] odvolávají. Zejména se jedná o:

  • úložnou délku stropních panelů;
  • zajištění spojitosti stropní tabule a její spojení se stěnami;
  • výztuž betonových, resp. slabě vyztužených a železobetonových stěn;
  • vodorovné styky;
  • svislé styky, včetně vlivu seismicity;
  • objemové změny obvodového pláště, střechy;
  • vícevrstvé obvodové stěny;
  • seismicita a základy.

Z hlediska předepsaných konstrukčních zásad lze za hlavní vady projektové dokumentace považovat následující:

  • Nedostatečná nebo žádná věncová podélná a také příčná výztuž s dopadem na tuhost a únosnost svislých styků mezi jednotlivými prvky nosných stěn a stropní tabule (konstrukční soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60 a T 06 B a T 08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).
  • V patě stěnových panelů není navržena příčná výztuž (konstrukční soustavy G 40, G 57).
  • PS-61, HK 60 a T 06 B a T 08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).
  • Stěnové panely z prostého betonu jsou navrženy bez řádné konstrukční výztuže po obvodu panelů (konstrukční soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60 a T0C-B a T 08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).

Z hlediska materiálů a základové půdy lze za hlavní vady projektové dokumentace považovat:

  • Neuvažování součinitele místního snížení pevnosti stykového betonu a stykové malty (konstrukční soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60 a T 06 B a T 08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).
  • Nosná konstrukce není posouzena na vliv nerovnoměrnosti modulu přetvárnosti v podzákladí (konstrukční soustavy G 40 a G 57, navrhované podle [0]).

Z hlediska zatížení lze za hlavní vady projektové dokumentace považovat:

  • Styky mezi nenosným obvodovým pláštěm a nosnou konstrukcí jsou navrženy tak, že neumožňují dilatační pohyby v rovině obvodového pláště vzniklé v důsledku zatížení rozdílnou teplotou (konstrukční soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60 a T 06 B a T 08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).
  • Nosná konstrukce není navržena s ohledem na odolnost proti výbuchu plynu v místnosti, ani nárazu těžkého vozidla (konstrukční soustavy G 40, G 57, PS 61, HK 60 a T 06 B a T08 B navrhované do roku 1970 včetně, podle [0], [1][2]).

Mezi hlavní vady projektové dokumentace panelových soustav z hlediska současných požadavků na statickou bezpečnost patří:

  • Nosná konstrukce nebyla navržena s ohledem na odolnost proti výbuchu plynu v místnosti, ani nárazu těžkého vozidla. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.
  • Nosná konstrukce nebyla posouzena na vliv nerovnoměrnosti modulu přetvárnosti v podzákladí. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1963, tj. G 40 a G 57.
  • Nosná konstrukce nebyla navržena s uvážením místního snížení pevnosti stykového betonu a stykové malty. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.
  • Nosná konstrukce nebyla navržena s uvážením prostorového působení panelové konstrukce při volbě výpočtového modelu. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.
  • Styky s jednovrstvým, tzv. nenosným obvodovým pláštěm a vnitřní nosnou konstrukcí nebyly navrženy s uvážením výstižného výpočetního modelu konstrukce a zatížení (nebyly zohledněny zejména účinky teploty a vlhkosti, účinky svislého zatížení a dotvarování). Nepříznivý poměr vysoké tuhosti (malé poddajnosti) těchto styků a nízké únosnosti jsou příčinou jejich poruch. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57, T 06 B, T 08 B, PS-61 a HK-60.
  • Nosná konstrukce byla navržena s nedostatečnou, popřípadě bez věncové podélné i příčné výztuže. V důsledku této skutečnosti nemají dále uvedené panelové soustavy požadovanou únosnost a tuhost ve vodorovné a svislé rovině, nedostatečnou tuhost a únosnost svislých styků stěnových dílců a podélných styků svislých dílců. Podle současných předpisů svislé styky s hladkou stykovou spárou mají nulovou (byla uvažována nenulová) únosnost. Při respektování nulové únosnosti tuhost panelové konstrukce ve vodorovném směru řádově klesá. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.
  • Stěnové panely byly navrženy bez příčné výztuže v patě panelu. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.
  • Stěnové panely z prostého betonu byly navrženy bez konstrukční výztuže po obvodu panelů. Týká se konstrukčních soustav realizovaných do roku 1970, tj. G 40, G 57 a dále T 06 B, T 08 B, PS 61 a HK 60 realizovaných do roku 1970.


1.2 VADY PANELOVÝCH DOMŮ Z HLEDISKA POŽADAVKŮ POŽÁRNÍ BEZPEČNOSTI PODLE ČSN 73 0802 – 1995 A ČSN 73 0833

Mezi hlavní vady projektové dokumentace panelových soustav z hlediska požadavků na požární bezpečnost podle současně platných norem (kmenové ČSN 73 0802 a navazujících norem) patří:

  • Nevyhovující požární bezpečnost bytových jader B 2, B 3, popř. B 4 používaných v panelových soustavách G 57 a T 06 B, T 08 B, HK 70 zhruba do počátku sedmdesátých let, které obsahovaly maximální podíl plastů v konstrukci – (polyesterový skelný laminát – vana, umývadlo, ventilace, mezistropy; pěnový polystyrén – výplně panelů stěn; PVC – odpadní potrubí, podlahová krytina, závěsy u vany; polyamid – háčky, věšáky; umakart – pláště stěn, pryžové těsnící profily; PVC – nátěry, lisované termosety – doplňky).
  • Nedostatečná požární odolnost stropních panelů v důsledku ochrany nosné výztuže krycí vrstvou o tloušťce 10 mm (u panelových soustav G 57, T 06 B, PS 69, NKS-G, B 70, OP 1.11).
  • Požárně i toxicky nevyhovující PVC povlaky jako povrchové úpravy schodišť u chráněných únikových cest u budov od 5 nadzemních podlaží (při splnění podmínek ČSN 73 0833 musí být použity jen nehořlavé hmoty s výjimkou okenních a dveřních konstrukcí).
  • Nevyhovující požární odolnost materiálů stěn ohraničujících větrací průduchy a netěsnost ventilačních tahů (u G 57 použití hořlavého polyesterového skelného laminátu, u T 06 B, T08 B nebezpečí přenosu požáru v důsledku špatně napojeného a rozpáleného plechu).
  • Nevyhovující prostorové a dispoziční uspořádání chráněných únikových cest schodišť u budov od 8 nadzemních podlaží (není oddělen prostor schodiště v jednotlivých podlažích, nedostatečná požární odolnost dělicích konstrukcí a větrání únikových cest).


1.3 VADY PANELOVÝCH SOUSTAV Z HLEDISKA TEPELNĚ TECHNICKÝCH POŽADAVKŮ PODLE ČSN 73 SOUČASNĚ PLATNÉ ČSN 73 0540:94 TEPELNÁ OCHRANA BUDOV

Mezi hlavní vady panelových soustav z hlediska současných požadavků na tepelně technické vlastnosti konstrukcí a budov patří: nedostatečný tepelný odpor, nízké teploty vnitřních povrchů v místech tepelných mostů, nevyhovující celoroční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry (především u střešních jednoplášťových konstrukcí), vysoká spotřeba energie na vytápění objektu.

V tab. 1 je uveden přehled jednotlivých panelových soustav včetně jejich vad. Pro porovnání jsou uvedené i splněné požadavky ČSN 73 0540 (94).

Tab. 1 Vady panelových soustav z hlediska současně platné ČSN 73 0540

Soustava Vady (neslněné požadavky ČSN 73 0540) Splněné požadavky ČSN 73 0540
G 57
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u stěn
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u střechy
T 06 B
  • nízký tepelný odpor stěn, parapetů, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u jednoplášťové střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn a dvouplášťové střechy
T 08 B
  • nízký tepelný odpor stěn, parapetů, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u parapetů a jednoplášťové střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn a dvouplášťové střechy
PS 69
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn a střechy
NKS-G
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn
B 70
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u stěn
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn
VVÚ ETA
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u u jednoplášťové střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn a dvouplášťové střechy
OP 1.11
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn
OP 1.21
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn
Larsen-Nielsen
  • nízký tepelný odpor stěn, střechy
  • pasivní bilance vodní páry u jednoplášťové střechy
  • nízké povrchové teploty na tepelných mostech
difuze vodní páry u stěn a dvouplášťové střechy

Poznámka:
Pasivní bilance vodní páry je označení pro stav, kdy v konstrukci za rok zkondenzuje více vodní páry, než se stačí odpařit – kondenzát se v tomto případě hromadí v konstrukci a ohrožuje trvale její funkci.

Z tab. 1 vyplývá, že obalové konstrukce všech panelových soustav nesplňují požadavky na tepelný odpor a na vnitřní povrchovou teplotu v místě tepelných mostů. Z hlediska požadavků na difuzi vodní páry je většina konstrukcí, s výjimkou jednoplášťových střech a stěn u starších soustav, vyhovující.


1.4 VADY PANELOVÝCH KONSTRUKCÍ Z HLEDISKA SOUČASNÝCH POŽADAVKŮ NA ZDRAVOTNÍ NEZÁVADNOST

Výskyt vad panelových budov z hlediska zdravotní nezávadnosti je podmíněn rozsahem použití takových stavebních materiálů, z nichž se do vnitřního prostředí mohou uvolňovat zdraví škodlivé látky. Mezi nejčastěji se vyskytující vady patří:

  • Uvolňování toxických plynných látek – mezi výrobky s touto vadou patří převážně bytová jádra B 2, B 3, B 6, B 7 a B 10 (formaldehyd, izopropylbenzen, styren), lité podlahoviny Teralit, Sadurit (vinyl, styren, xylen) a dřevotřískové či dřevovláknité desky používané pro konstrukce vrstvených příček (formaldehyd). Takovéto konstrukce se používaly především ve stavebních soustavách G 57, T 06 B, T 08 B a PS 69.

Výskyt vad v jednotlivých panelových soustavách je přehledně uspořádán v tab. 2, která u každé soustavy udává míru splnění současných požadavků na zdravotní nezávadnost.

Tab. 2 Míra splnění současných požadavků na zdravotní nezávadnost u jednotlivých soustav

Požadavek Stavební soustava
G 57 T 06 B T 08 B PS 69/1 PS 69/2 NKS-G B-70 VVÚ ETA OP 1.11 OP 1.21 L-N
plynné látky N N N N (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S)
pevné částice (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) (S) S S S
org. částice a mikroorganismy N N S N S N N S N S S
radioaktivita N S S S S S S S S S S

  • Uvolňování pevných částic – nejčastěji z ezalitových a dupronitových desek (azbest, formaldehyd) používaných na vrstvené příčky, a z čedičové vlny (formaldehyd, fenol, vláknitý prach), která v těchto příčkách plnila funkci tepelné a zvukové izolace. Tato vada se nejčastěji vyskytuje v soustavách PS 69 a B 70.
  • Tvorba a výskyt plísní – plísně se nejčastěji vyskytují v posledních a předposledních podlažích, na štítových stěnách, ve svislých koutech, rozích a spárách mezi obvodovými panely. Největší rozšíření plísní bylo sledováno u soustav G 57, T 06 B, PS 69, NKS-G, B 70 a OP 1.11.
  • Zvýšená radioaktivita použitého betonu – tato vada se vyskytuje pouze u škvárobetonové varianty soustavy G 57, která byla vyráběna v letech 1956 – l960. Příčinou je vysoký obsah rádia v použité škváře, který až třicetinásobně přesahuje současný limit.


2 CHARAKTERISTICKÉ VADY A PORUCHY MATERIÁLŮ NOSNÝCH KONSTRUKCÍ PANELOVÝCH DOMŮ

Panelové domy se v uplynulých 50 letech stavěly ve 34 stavebních soustavách různými technologickými postupy a s materiálem různého druhu od mnoha výrobců, různé kvality (podle toho, kdy a kde byl prefabrikovaný dílec vyroben) i různého stupně degradace již v době výstavby. Proto je podrobné studium materiálů použitých na prefabrikované dílce závažným úkolem řešené regenerace panelových stavebních soustav.

S ohledem na výjimečnou povahu stavebních výrobků ve vztahu ke stavebním objektům, která je dána složitostí vzájemných vazeb výrobku ve stavbě, jejich dlouhodobým využíváním, přípustnou rozdílností úrovně parametrů a velkým kolísáním vlastností výrobků ve stavbě, se stavební výrobky posuzují jako výrobky se zvláštní odlišností, a jsou proto předmětem samostatného legislativního řešení. Zákon č. 22/1997 Sb., považuje za bezpečný ten výrobek, který splňuje požadavky norem nebo odpovídá stavu vědeckých poznatků známých v době jeho uvedení na trh.


3.1 CHARAKTERISTICKÉ VADY BETONU

Z podrobného studia dostupných podkladů vyplývá, že většina svislých prefabrikovaných dílců byla zhotovena z obyčejného betonu značky B 250, později označovaného jako tř. III, což odpovídá dnešní třídě betonu B 20. U méně namáhaných dílců byl použit beton značky B 170 (tř. II) – dnes B 13,5; u více namáhaných dílců v nižších podlažích beton B 330 (tř. IV) – dnes B 28. Stropní dílce byly vždy z obyčejného betonu B 250 – dnes B 20. Pro výpočet napjatosti panelové konstrukce je třeba znát vztah mezi průměrnou (tehdy) a zaručenou (dnes) krychelnou pevností betonu v tlaku.

Pro srovnání jakosti betonu z hlediska pevnosti, odpovídající předpisům platným v době realizace objektu a platným dnes, je třeba u betonových prvků vzít v úvahu to, že třída, resp. značka betonu byla do roku 1989 definována průměrnou krychelnou pevností, zatímco podle současných předpisů je definována zaručenou (resp. charakteristickou) krychelnou pevností. I když byl stanoven způsob převodu původních značek a tříd na nové třídy (např. značce B 250 a třídě III odpovídá dnes třída B 20), nelze jednoznačně pevnost betonu vyrobeného ve třídě nebo značce podle dřívějších norem považovat za vyhovující i dnešní třídě podle uvedeného převodu. Na rozdíl má totiž vliv vztah mezi průměrnou pevností a pevností zaručenou, která je dána 5% kvantilem. Stejný kvantil může být zabezpečen i v případě rozdílných průměrných hodnot, a naopak stejné průměrné hodnoty mohou zajistit rozdílné kvantily, tj. různou hodnotu návrhové pevnosti betonu podle dnešních předpisů. Na tento rozdíl má vliv technologická úroveň výrobce betonu, tj. s jakou variabilitou byl beton při realizaci prvků vyráběn (obr. 1).

Obr. 1 Porovnání dvou souborů pevností betonu z výroben různé technologické úrovně:

  • a) zabezpečujících stejnou průměrnou pevnost
  • b) zabezpečujících stejnou charakteristickou pevnost;
    • A – výrobna s vyšší technologickou úrovní
    • B – výrobna s nižší technologickou úrovní

Analýzou velkého množství výsledků pevností betonu (132 velkých souborů, celkem s více než 60 000 zkušebními krychlemi) shromážděných v TZÚS Praha a TSÚS Bratislava před rokem 1980 bylo zjištěno, že technologická úroveň výroby betonu byla v době realizace panelové technologie nízká. U poloviny sledovaných velkých výrobců betonu, mezi nimiž byly hlavně PREFY, byla průměrná pevnost o více než 10 MPa vyšší než charakteristická pevnost. To znamená, že původní třídě III (značce B 250) by dnes odpovídala pouze třída B 15.

Mechanickou odolnost a stabilitu panelových stavebních soustav podstatně ovlivňuje skutečná jakost dílců. Počátek velkovýroby dílců (bez zásad kontroly odpovídající hromadné velkovýrobě) byl poznamenán technologickou nekázní, jejímž důsledkem byly nedostatečně kvalitní dílce. Nebyly striktně dodržovány výrobní tolerance, při montáži se používaly i dílce poškozené během dopravy, skladování a manipulace. V krátkém čase od výroby, tj. nedozrálé zabudované dílce měly za následek velké objemové změny způsobené smršťováním a po zatížení dotvarováním. U vodorovných dílců předepjatých elektroohřevem mohlo dojít při výrobě k poruše zakotvení předpínané výztuže, a tím k snížení únosnosti dílce.

Teprve po roce 1968 byla při výrobě betonových dílců zavedena kontrola jakosti a zpětná vazba úpravy výroby na základě zjištěných vyskytujících se vad panelových stavebních soustav. Proto – ale až po r. 1973 – začaly panelárny (PREFY) vypracovávat komplexní kontrolní a zkušební plán ve smyslu ČSN 72 3000 Výroba a kontrola betonových stavebních dílců. Společné ustanovení – 1973.


2.2 CHARAKTERISTICKÉ VADY LEHKÝCH NOSNÝCH BETONŮ

U lehkých nosných betonů, zejména u struskobetonu, bylo zjištěno (v průběhu existence panelových domů), že dochází ke strukturálním změnám projevujícím se snížením pevnosti v tlaku v závislosti na čase až přibližně na hodnotu pevnosti pórobetonu. Proto byla výroba dílců ze struskobetonu zastavena.

Poznámka:
U krystalických vysokopevnostních strusek byl v některých případech pozorován samovolný rozpad. Ten může způsobovat objemovou nestálost nebo dokonce úplný rozpad výrobků zhotovených z těchto strusek. Nejčastějším a nejnebezpečnějším druhem rozpadu je tzv. rozpad silikátový (chybně označovaný též jako vápenatý), který nastává v důsledku modifikační změny β-C2S na γ-C2S při chlazení strusky při teplotě 675 °C, ale může probíhat i po velmi dlouhou dobu (řadu let) i ve strusce zcela vychladlé. Tato modifikační změna je spojena s nárůstem objemu o 9 až 10 %. Silikátový rozpad nastává u strusek zásaditějších, zpravidla při obsahu CaO větším než 46 %. Jeho vznik je ovlivněn i jinými oxidy, zvláště fosforečným a hlinitým.

Po roce 1965 se v západních Čechách začaly stavět bytové domy s obvodovým pláštěm i vnitřními nosnými stěnami z lehkého betonu z granulovaného keramzitu, který dnes nese označení Liapor. Postupně, jak stoupaly normové nároky na tepelně izolační vlastnosti samonosného obvodového pláště, používal se lehký beton stále nižší objemové hmotnosti. Mezerovitý (až jednozrný) lehký beton (dnešní označení např. MLB 2,5 – 700) má jednotlivá keramzitová zrna obalena cementovou maltou, která je bodově spojuje, aniž zaplní mezery mezi nimi. Na pevnosti malty v bodových spojích a na tuhosti takto vytvořené kostry závisí pevnost lehkého betonu. Čerstvá směs se nejlépe zpracovává ručním dusáním. Při vibraci dílce vzniká nebezpečí, že cementová malta steče ze zrn keramzitu a vyplní mezery ve spodní části betonové vrstvy (nastane rozmíšení). Tato vada se řídce objevovala u zabudovaných obvodových dílců.

Vnitřní nosné stěnové a příčkové panely jsou z hutného lehkého betonu keramzitového (dnes LB 7,5 až LB 15), který se vyznačuje vysokým obsahem cementové malty. Ta zvyšuje nejen pevnost, ale i objemovou hmotnost. Zpracování čerstvé směsi se provádělo zpravidla vibrací. Ztvrdlý beton nevykazoval vady.

Poznámka:
U samonosných dílců, kde byl použit škvárobeton (u soustavy G 40) a u štítových dílců, kde byly jako vložky použity plynosilikátové tvárnice na bázi elektrárenských a teplárenských popílků (které měly měrnou aktivitu Ra 226 vyšší než 120 Bq/kg), mohlo dojít ke zvýšení radioaktivity nad přípustnou mez. (Dnes je pro stavby s obytným prostorem závazná hodnota 80 Bq/kg.)


2.3 TRVANLIVOST A KOROZE BETONU

2.3.1 Trvanlivost betonu

Pod pojmem trvanlivost betonu rozumíme zpravidla časové období, po které je beton schopen odolávat vlivu působení vnějších fyzikálně-chemických podmínek bez ztráty jeho funkčních vlastností. Pokud dojde ke snížení funkčních vlastností pod únosnou mez, hovoříme o skončení doby životnosti betonu či betonové konstrukce. Ztráta těchto funkčních vlastností může být způsobena jednak špatným návrhem složení betonové směsi či nedostatečnou technologickou kázní při jeho ukládání a ošetřování, jednak agresivním působením prostředí, ve kterém se beton či betonová konstrukce nachází. Působení vnějších agresivních vlivů zahrnujeme pod pojem koroze betonu, čímž rozumíme procesy vedoucí k degradaci betonu fyzikálními, chemickými a biologickými vlivy.

Intenzita působení těchto vlivů závisí na charakteru betonu, tj. na stavu povrchových vrstev betonu, jeho pórovitosti a na agresivitě prostředí. Agresivita prostředí je dána druhem a koncentrací agresivních látek, teplotou, vlhkostí a ostatními vlivy působícími jak na rozhraní betonu s okolním prostředím, tak i uvnitř betonu.

Trvanlivost betonových konstrukcí přímo závisí na jejich odolnosti vůči pronikání agresivních látek do porézní struktury betonu. To platí obecně pro beton nevyztužený i vyztužený. Rozhodujícím faktorem míry a rychlosti poškození až případné celkové destrukce betonu je jeho kvalita a množství exhalátů v ovzduší dané stavební lokality. V průmyslových oblastech s vysokým obsahem produktů spalování fosilních paliv je životnost betonových konstrukcí prokazatelně nejnižší.

Nejvyšší citlivost na škodlivé plyny z ovzduší mají vnější pláště panelových budov, u kterých je přímá strukturní destrukce betonu ještě násobena negativními důsledky koroze ocelové výztuže. Ta se v průběhu tvrdnutí cementového pojiva betonu vlivem vysoké alkality čerstvého betonu v okolí výztuže (dosahující hodnot pH 12,5 až 13,5) pokrývá tenkou vrstvou oxidu železa, který je účinným pasivačním faktorem koroze. Submikroskopický film brání anodické i elektrochemické korozi ocele.

Pasivaci výztuže narušuje a postupně ruší pronikání a působení atmosférického oxidu uhličitého do pórů betonu, kde reaguje s hydroxidem vápenatým rozpuštěným v pórové vodě.

Tato spontánní reakce (1) vystihující proces přeměny kapalné substance na pevnou látku uhličitanu (karbonátu) vápenatého je známou a diskutovanou karbonatací.

\begin{gathered}
\text{Ca(OH)}_2+\text{CO}_2=\text{CaCO}_3+\text{H}_2\text{O}
\end{gathered}

(1)

V povrchové zóně betonové konstrukce klesá pH postupně až pod hodnotu 9,0, která se považuje za mezní pasivační hranici zaručující přirozenou ochranu ocelové výztuže proti korozi (obr. 2).

Obr. 2 Schéma karbonatace betonu

2.3.2 Chemické degradační procesy v betonu

Beton používaný ve stavebních konstrukcích se většinou vyrábí ze silikátových cementů; použití hlinitanových cementů pro konstrukční betony je zakázáno v důsledku nebezpečných samovolných degradačních procesů.

U silikátových betonů dochází k jejich degradaci převážně vlivem vnějšího prostředí, vinou různě intenzivní interakce agresivních složek vnějšího prostředí se složkami betonu. Intenzita této interakce je kromě chemických podmínek závislá také na podmínkách fyzikálních, jako jsou teplota, rychlost a tlak proudících agresivních médií apod.

Zhoršení fyzikálně-mechanických vlastností betonu je důsledkem chemických a fyzikálně-chemických procesů, které probíhají převážně v zatvrdlém cementovém pojivu. Podle uplatňujících se chemických reakcí a mechanismu porušování se rozeznávají tři hlavní typy koroze.

Koroze I. typu

Jedná se o korozní procesy, při kterých dochází k prostému vyluhování rozpustnějších složek zatvrdlého cementového tmelu. Podstatou tohoto korozního typu je rozpouštění hydroxidu vápenatého Ca(OH)2 a dalších produktů hydratace cementového pojiva. Uplatňují se přitom rozpouštění a chemické reakce spojené s dalším hydrolytickým rozpadem hydratačních produktů cementu. Výsledkem těchto pochodů je postupný rozklad zatvrdlého cementového tmelu s následným poklesem či úplnou ztrátou mechanických vlastností. Představiteli prostředí, která tento typ koroze způsobují, jsou měkké vyluhující vody.

Koroze II. typu

Zde se jedná o korozní procesy, které způsobují vyluhování složek zatvrdlého cementového tmelu po předchozí chemické reakci se součástmi tmelu. Podstatou je rozklad hydratačních produktů cementu související s výměnnými reakcemi Ca(OH)2 za kationty agresivního prostředí. Vznikají při tom málo rozpustné nevazné hydroxidy těchto kationtů a příslušné vápenaté soli. Podobně jako u koroze I. typu je zde výsledkem postupný rozklad hydratačních produktů cementu a ztráta mechanických vlastností betonu. K této korozní reakci obvykle dochází, obsahuje-li agresivní prostředí kationty Mg2+, NH4+, Al3+ případně další, které vytvářejí slabší zásady než Ca2+.

Koroze III. typu

Sem se řadí korozní procesy, při nichž dochází k chemické reakci agresivního prostředí s jednotlivými součástmi zatvrdlého tmelu za vzniku látek se zvětšeným objemem, které vytvářejí vnitřní pnutí v kapilárním systému betonu. Po překročení kritického množství reakčních produktů spolu s lokálním překročením meze pevnosti v tahu dochází k místnímu porušení struktury s následným poklesem či ztrátou pevnosti betonu. Hlavními představiteli korozních činitelů tohoto typu jsou síranové ionty, jsou však známy i případy koroze tohoto typu způsobené chloridy a dusičnany.

V přírodních podmínkách se tyto charakteristické typy neuplatňují samostatně, ale v kombinaci, a obvykle některý typ převládá. Degradace vlastností betonu chemickými vlivy během výše popsaných typů korozních procesů však v praxi probíhá za současného působení vlivů fyzikálních a biologických, které mohou významným způsobem ovlivnit rychlost chemických korozních procesů.

V případě nosných panelových konstrukcí je tento komplexní přístup vlivů fyzikálních, chemických a biologických dominantní.

2.3.3 Důsledky jednotlivých typů koroze

Koroze I. typu

Koroze I. typu neboli prosté vyluhování betonu probíhá působením tzv. hladových vod na betonové konstrukce. Jedná se o vody dešťové, z tajícího sněhu a ledu, případně vody podzemní o malé tvrdosti.

Nejsnáze rozpustnou složkou hydratovaného cementu je hydroxid vápenatý Ca(OH)2, jehož vyluhování má za následek hydrolýzu produktů hydratace cementového slínku. Přitom nastává nejdříve rozklad vysoce bazických sloučenin typu hydrosilikátů, vzniklých hydratací trikalcium a dikalcium silikátu – C3S a C2S. Pak následuje rozklad dalších nízkobazických sloučenin. Vyluhováním Ca(OH)2 z betonu se zvyšuje jeho pórovitost a zároveň se snižuje pevnost pojivé složky betonu. Obvykle se uvádí, že rozrušení betonu nastává při vyloužení 1/3 Ca(OH)2.

Rychlost koroze I. typu je přímo úměrná rychlosti proudění vody omývající beton. To má však pouze omezenou platnost. Při velkých rychlostech proudění vody závisí intenzita vyluhování již více na rychlosti transportu Ca2+ k povrchu betonu.

Podobný vliv na průběh pochodů koroze I. typu má chemické složení vodního prostředí obklopujícího beton. Přítomnost solí v tomto vodném prostředí, a to i těch, které se složkami hydratovaného cementu nereagují, ale zvyšují iontovou sílu roztoku, zintenzivňuje vyluhování Ca(OH)2. Na druhé straně se však rychlost vyluhování sníží za přítomnosti vápenatých solí (např. Ca(HCO3)2 a CaCO3). Proto karbonatace betonu působí příznivě při korozi I. typu.

Odolnost betonu proti korozi I. typu závisí rovněž na chemickém složení použitých cementů. Obecně platí, že vyšší obsah vysoce bazických sloučenin (C3S, C2S) v cementu snižuje jeho odolnost v případě, kdy porušení nastává především v důsledku rozpouštění jeho složek.

Z uvedeného vyplývá, že odolnost betonu lze zvýšit vnesením aktivní hydraulické příměsi (např. trasu apod.), která je schopna vázat Ca(OH)2 za vzniku méně rozpustných sloučenin, čímž se snižuje stupeň vyluhování Ca(OH)2. Je třeba uvést, že pucolánový cement je stálejší při korozi I. typu v tom případě, jestliže se vyloučí současné působení mrazu a vody. Ke zvýšení odolnosti betonu proti korozi I. typu lze učinit tato primární ochranná opatření:

  • zhotovit beton se zvýšenou hutností;
  • zajistit záměrnou nebo přirozenou karbonataci povrchové vrstvy betonu;
  • použít speciální cementy;
  • Koroze II. typu.

U korozních reakcí II. typu dochází k vyluhování až po předchozím rozpouštění původně nerozpustných součástí zatvrdlého cementového tmelu. Plnivo bývá zpravidla nedotčeno s výjimkou působení např. kyselin na vápencové či dolomitické kamenivo.

Při této korozi se porušují povrchové vrstvy hydratovaného cementu a v některých případech reagují s vnějším prostředím zrna nehydratovaného cementu. Produkty interakce v důsledku relativně vysoké pórovitosti dostatečně nezabraňují přísunu dalšího množství agresivních složek vnějšího prostředí. Nevykazují rovněž dostatečně vysokou mechanickou pevnost, takže se poměrně snadno uvolňují z původního povrchu a obnažují tak stále hlubší vrstvy betonu vůči působení vnějšího prostředí.

Tento typ koroze se uplatňuje při působení různých kyselých i alkalických roztoků, zvláště pak v provozech, kde se používají nejrůznější chemické agresivní látky, tj. v chemickém, potravinářském či spotřebním průmyslu.

Stupeň napadení kyselými vodami závisí na druhu, koncentraci a síle kyseliny. Zvláště agresivní jsou silné minerální kyseliny (H2SO4, HCl, HNO3), které vytvářejí lehce rozpustné vápenaté soli. Slabé kyseliny, jako např. kyselina octová nebo huminové kyseliny obsažené v půdách, napadají beton při koncentracích vyšších než 5 %. Slabým hydroxidům beton odolává, při vyšších koncentracích (např. NaOH > 10 %) dochází k rozpouštění nejen cementového tmelu, ale i kameniva.

Jedním z reprezentantů tohoto typu koroze je koroze uhličitá, vyvolávaná za určitých podmínek agresivním oxidem uhličitým. Působení na vápno agresivní formy CO2 spočívá v tom, že tato složka podzemních vod reaguje s Ca(OH)2 v betonu. V důsledku tohoto působení vzniká nejprve uhličitan vápenatý – CaCO3, který se v dalším stadiu přeměňuje na snadno rozpustný hydrogenuhličitan vápenatý – Ca(HCO3)2. Ten je pak z betonu transportován buď difuzí, nebo přímou výměnou roztoku v kapilární soustavě.

Po zreagování (neutralizaci) Ca(OH)2 nastupuje hydrolytický rozklad kalciumsilikáthydrátů, jehož výsledkem je gel SiO2. Působení agresivního CO2 se však neomezuje jen na uvedené složky hydratovaného cementu. Za vhodných podmínek může totiž agresivní CO2 reagovat i s přítomnými kalciumalumináthydráty, především s 4CaO·Al2O3·19H2O nebo kalcium-aluminátferithydráty, a to za vzniku karbonátových komplexů typu 3CaO·Al2O3·nCaCO3·1-n·Ca(OH)2·xH2O. Vyluhování Ca(OH)2 a hydrolytický rozklad kalciumsilikáthydrátů jsou doprovázeny postupným zvyšováním pórovitosti ztvrdlého cementu a pozvolným rozpadem jeho struktury.

Důležitou informací, umožňující volbu účinných ochranných opatření v uhličitém prostředí je údaj o rychlosti, s jakou uhličitá koroze v betonu probíhá. Rychlost uhličité koroze je podobně jako u ostatních typů koroze výsledkem spolupůsobení více faktorů. Rozhodujícím činitelem je tu koncentrace agresivního CO2 na vápno a dále množství agresivní vody, která vstoupí ve styk s jednotkou povrchu či objemu betonu za jednotku času.

Vlastní odolnost betonu proti korozi agresivním CO2 závisí především na celkové pórovitosti betonu a jejím charakteru. Méně již závisí na druhu použitého cementu, na obsahu cementu v objemové jednotce betonu, na čase, případně na dalších činitelích.

Dalším představitelem koroze betonu II. typu je hořečnatá koroze, která patří mezi nejnebezpečnější, i když její výskyt není v praxi častý. Chemismus a mechanismus této koroze dnes rovněž v zásadě známe. Příčinou je výměna Ca(OH)2 za velmi málo rozpustný brucit – Mg(OH)2. Z naznačeného schématu hořečnaté koroze je zřejmé, že jako nejméně odolné se budou chovat cementy portlandské, zatímco cementy pucolánové budou relativně odolnější. Ke zvýšení odolnosti betonu proti tomuto typu koroze lze zásadně použít následná primární ochranná opatření:

  • vyrobit beton se zvýšenou hutností;
  • použít správný druh cementu;
  • Koroze III. typu.

Hlavním představitelem koroze III. typu je koroze síranová. Mechanismus a podmínky jejího vzniku jsou dnes již v zásadě objasněny. V podstatě lze rozlišit dva základní typy síranové koroze:

  • korozi sádrovcovou, jejíž příčinou je vznik dihydrátu síranu vápenatého, CaSO4·2H2O, při reakci síranových iontů a Ca2+, přítomnými v cementovém tmelu;
  • korozi sulfoaluminátovou, způsobenou tvorbou kalciumsulfoaluminátu, ettringitu, 3CaO·Al2O3·3CaSO4·32H2O, při interakci síranového roztoku s hydratačními produkty alciumaluminátů, především s C4AH13, příp. C4AH19 a C2AH8.

Vznik sádrovce ve ztvrdlé cementové kaši je provázen zvětšením objemu přibližně o 100 %, neboť molární objem Ca(OH)2 je 33,2 ml a CaSO4·2H2O je přibližně 74 ml. Vzhledem k větší rozpustnosti CaSO4 se předpokládá, že k tzv. sádrovcové korozi může dojít až po předcházející korozi sulfoaluminátové, tj. za podmínek, za nichž se už nevytváří ettringit. Uvádí se, že sádrovcová koroze je převažujícím typem síranové koroze pouze tehdy, když na hydratovaný cement působí roztoky s koncentrací nad 5 000 mg SO42-·l-1. Ve ztvrdlé cementové kaši se však za přítomnosti volného Ca(OH)2 výrazně snižuje. Z toho důvodu nelze obecně vyloučit vznik sádrovcové koroze již při nižších koncentracích SO42- zároveň se sulfoaluminátovou korozí nebo dokonce ještě před jejím vznikem.

Koroze sulfoaluminátová je nejčastějším typem síranové koroze. Vzhledem k tomu, že molární objem hydratovaných kalciumaluminátů vstupujících do reakce se sírany, tj. C4AH13, příp. C4AH19 a C2AH8, je přibližně 277, příp. 371 a 183 ml, a molární objem ettringitu je asi 725 ml, znamená vytvoření této komplexní soli zvětšení objemu o více než 200 %. V důsledku působení síranového roztoku na hydratovaný cement nastává obvykle počáteční zvýšení pevnosti, po kterém zpravidla následuje její trvalý a rychlý pokles za současného vzniku trhlinek a konečně rozpadu. Tento časový vývoj změn mechanických vlastností se vysvětluje počátečním zvýšením hutnosti v důsledku vytváření krystalických novotvarů v kapilárách. Po překročení kritického objemu vytvořených novotvarů se lokálně zvýší napětí a po překročení pevnosti v tahu vznikají trhlinky, což se projevuje ve snížení pevnosti.

Prakticky významným poznatkem výzkumu síranové koroze je to, že rychlost síranové koroze je úměrná rychlosti interakce síranových iontů s cementem a produkty jeho hydratace. Touto interakcí vznikají především ettringit a sádrovec. Jejich vzájemný poměr má na porušování pravděpodobně až druhotný vliv a jako rozhodující se jeví celkový objem, resp. vyjádřený jako celkové množství vázaného SO3 v cementovém tmelu.

Tradičně je ještě dosti rozšířen názor, že přítomnost vyšších obsahů chloridových iontů v síranových vodách snižuje jejich útočné působení a zpomaluje průběh síranové koroze. Výsledky novějších experimentálních prací a i některé praktické zkušenosti však prokázaly opak. Bylo zjištěno, že přítomnost chloridů v síranových roztocích a zejména současná přítomnost chloridových a hořečnatých iontů zvyšuje výrazně jejich agresivitu. Z toho vyplývá praktický závěr, že při hodnocení agresivity síranových roztoků je nezbytné brát tuto skutečnost v úvahu.

Bylo zjištěno, že přítomnost chloridových iontů v síranových roztocích podstatněji nemění chemismus a mechanismus jejich korozivního působení, ale ovlivňuje pouze jeho intenzitu. Za současné přítomnosti hořečnatých iontů v kombinovaném síranově hořečnatém roztoku probíhá i hořečnatá koroze.

Významnou charakteristikou procesu koroze betonu je její rychlost. Tato rychlost je závislá na řadě faktorů, jejichž vliv je dán jednak vlastnostmi betonu a charakterem konstrukce, jednak typem a podmínkami působení daného agresivního prostředí.

Jako faktory významně ovlivňující rychlost koroze, dané vlastnostmi betonu a charakterem konstrukce, lze v prvé řadě uvést složení, vlastnosti a strukturu ztvrdlé cementové kaše v betonu, celkovou pórovitost betonu a její charakter, velikost, stav a vlastnosti styčného povrchu betonu s agresivním roztokem.

Ve druhé skupině faktorů charakterizujících působení agresivního prostředí lze zahrnout především druh agresivity, koncentraci agresivních složek a množství agresivního roztoku. Výrazně se rovněž uplatňuje propustnost okolního prostředí, rychlost pohybu roztoku, tlak působícího roztoku, jeho teplota a spolupůsobení některých fyzikálních a mechanických činitelů.

Podobně jako síranový aniont reagují s aluminátovými fázemi zhydratovaného cementu i ionty chloridové za vzniku tzv. Friedelovy soli 3CaO·Al2O3·CaCl2·10H2O, která působí expanzivně.

Zvláštní skupinu koroze tohoto typu vytváří karbonatace vzdušným CO2. Na rozdíl od působení agresivního CO2 obsaženého ve vodě, kdy dochází k vyluhování meziproduktů karbonatace ve vodě korozí II. typu, vede karbonatace vzdušným CO2 k vytváření krystalizačních tlaků vznikajících modifikací uhličitanu vápenatého.

Ve vzduchu je obsaženo kolem 0,03 % objemu resp. 0,04 % hmotnosti CO2, což představuje cca 60 mg CO2 na 1 m3 vzduchu. Působení tohoto vzdušného CO2 nastává směrem od povrchu betonu, dochází k reakci s Ca(OH)2 v kapilárním systému zhydratovaného cementu za vzniku nových fází – karbonátů. Tato karbonatační reakce je provázena jednak snížením pH až na 8,4, čímž dochází k porušení katodické ochrany výztuže u železového betonu, jednak objemovými změnami, které způsobují změny v mikrostruktuře.

Karbonatace vzdušným CO2 je však vázána na přítomnost vlhkosti; nejrychleji probíhá v rozmezí 75 % až 92 %. Při relativní vlhkosti menší než 30 % a při zaplnění kapilár vodou karbonatace neprobíhá. CO2 napadá zejména hydratační produkty cementu obsahující vápenaté ionty. Vedle reakce

\begin{gathered}
\text{Ca(OH)}_2+\text{CO}_2+\text{H}_2\text{O}\to\text{CaCO}_3+2\space\text{H}_2\text{O}
\end{gathered}

dochází i k reakci s hydratačními produkty silikátů a aluminátů vápenatých podle následujících reakcí:

\begin{gathered}
\text{x CaO}\cdot\text{SiO}_2\cdot\text{y H}_2\text{O}+\text{CO}_2+\text{H}_2\text{O}\to\text{CaCO}_3+\text{SiO}_2\cdot\text{y H}_2\text{O}+\text{H}_2\text{O}\\\\
4\space\text{CaO}\cdot\text{Al}_2\text{O}_3\cdot12\space\text{H}_2\text{O}+\text{CO}_2+\text{H}_2\text{O}\to3\space\text{CaO}\cdot\text{Al}_2\text{O}_3\cdot\text{CaCO}_3\cdot13\space\text{H}_2\text{O}+\\\\
3\space\text{CaO}\cdot\text{Al}_2\text{O}_3\cdot\text{CaCO}_3\cdot13\space\text{H}_2\text{O}+\text{H}_2\text{O}+ 3\space\text{CO}_2\to4\space\text{CaCO}3+2\space\text{Al(OH)}_3+11\space\text{H}_2\text{O}
\end{gathered}

Vznikající CaCO3 může vystupovat v různých krystalových modifikacích: jako nestabilní vaterit nebo aragonit, nebo přímo jako jeho stabilní modifikace kalcit, v nějž postupně nestabilní modifikace za objemových změn přecházejí.

Karbonatace betonu je dlouhodobý proces, který se urychluje v prostředích s větší koncentrací CO2 (kuchyně) nebo v blízkosti průmyslových či přírodních zdrojů CO2, zvláště pak v přízemních vrstvách (CO2 je 1,52x těžší než vzduch). Podle dosavadních poznatků probíhá karbonatace betonu v několika etapách:

První etapa je charakterizována neutralizací Ca(OH)2 vzniklého v betonu hydratací cementu. Přitom se vytváří nerozpustný CaCO3 ve formě krystalů, zejména v kapilárách a pórech, čímž dochází k utěsňování betonu. U dostatečně hutných betonů pak další karbonatace neprobíhá. Hydratované vápenokřemičité složky cementu trikalciumsilikát (alit) a dikalciumsilikát (belit) přecházejí do pevné krystalické formy, ve které zaujímá značný podíl (cca 40 %) krystalická i amorfní forma hydroxidu vápenatého Ca(OH)2.

\begin{gathered}
2(2\space\text{CaO}\cdot\text{SiO}_2)+6\space\text{H}_2\text{O}\to3\space\text{CaO}\cdot2\space\text{SiO}_2\cdot3\space\text{H}_2\text{O}+3\space\text{Ca(OH)}_2 
\end{gathered}

(2)

\begin{gathered}
2(2\space\text{CaO}\cdot\text{SiO}_2)+4\space\text{H}_2\text{O}\to3\space\text{CaO}\cdot2\space\text{SiO}_2\cdot3\space\text{H}_2\text{O}+\text{Ca(OH)}_2 
\end{gathered}

(3)

Vznikající pevná substance uhličitanu vápenatého CaCO3 částečně zaplňuje póry, zpevňuje porézní strukturu a v důsledku toho snižuje difuzi dalšího CO2 dovnitř betonu. U kvalitních hutných betonů může dojít i k úplnému zastavení karbonatace.

U běžných betonů může v druhé etapě karbonatace pokračovat až do reagování veškerého Ca(OH)2 za současného poklesu hodnoty pH pod 9, takže může začít koroze výztuže. V této etapě začíná CO2 reagovat s kalciumhydrosilikáty či alumináty za vzniku gelu SiO2 a CaCO3 ve formě jemných krystalů vateritu, aragonitu nebo kalcitu. Po původních fázích se vytvářejí pseudomorfózy, takže se mikrostruktura a mechanické vlastnosti příliš nemění, u železobetonu dochází však už ke korozi výztuže. Krystalizační tlaky v pórech způsobují destrukci betonu a vznik povrchových trhlinek (obr. 3).

V třetí etapě karbonatace dochází k překrystalování nestabilní modifikace vateritu na aragonit a kalcit za vzniku velkých a lépe vyvinutých krystalů v pórovém systému. Způsobený krystalizační tlak v kapilárním systému se může projevit porušováním struktury. Podmínkou pro vznik této etapy je silné a opakované provlhčení betonu.

Obr. 3 Destrukce povrchu betonu

V poslední etapě, v praxi ne již tak časté, dochází k silnému překrystalování nestabilních fází. Cementový tmel je rozrušován velkými vnitřními pnutími a ztrácí soudržnost. Děje se tak hlavně u betonů nedostatečně hutných.

Poznámka:
U autoklávovaných pórobetonů nenastává první etapa, neboť vlivem autoklávovacího vytvrzovacího procesu tu není volný Ca(OH)2. Druhá etapa neprobíhá do konce, ale zastavuje se na 40-60 % karbonatace. V další etapě vznikají větší krystaly aragonitu a kalcitu, což sice vede ke snížení pevnosti, ale ne tak nebezpečnému jako u hutných betonů, neboť mohou krystalovat ve volném pórovém systému. Proschnutím pórobetonu se další karbonatace zastavuje, nikoli však koroze výztuže, která u pórobetonů vyžaduje z těchto důvodů ochranné povlaky.

Rychlost karbonatace závisí na řadě faktorů, z nichž nejdůležitější jsou:

  • množství CO2 v ovzduší;
  • propustnost betonu pro plyny, daný obsahem cementového pojiva v betonu, vodním součinitelem čerstvé betonové směsi, rozměrovou distribucí kameniva a technologií výroby;
  • obsah složek reagujících s CO2, tj. Ca(OH)2 a CSH, což závisí na druhu použitého cementu;
  • relativní vlhkost vzduchu.

Složitý difuzní proces karbonatace lze jen obtížně modelovat vzhledem k průběžně se měnícím podmínkám prostředí i stárnutí betonu. Nejčastěji se vyjadřuje vztahem mezi hloubkou karbonatace a dobou působení vzdušného CO2 (1).

\begin{gathered}
d=A\sqrt{t}
\end{gathered}

(4)

Kde d je tloušťka zkarbonatované vrstvy v mm, A je tzv. karbonatační koeficient a čas t je vyjádřen v rocích. Hodnota koeficientu A závisí především na kvalitě betonu a koncentraci CO2 v ovzduší. Pohybuje se v intervalech 3,8-6,2; spodní hranice platí pro kvalitní vysoce hutný beton a prostředí s minimem průmyslových exhalací.

Grafické vyjádření tohoto vztahu (obr. 4) umožňuje do určité míry odhadnout životnost betonové konstrukce. Z průběhu křivky lze odečíst dobu, za kterou hranice karbonatace struktury přesáhne ochrannou krycí vrstvu výztuže.

Obr. 4 Schéma rychlosti postupu karbonatace v betonu

2.3.4 Určení hloubky karbonatace

Pro určení stupně napadení objektu je důležité znát hloubku zkarbonatované vrstvy betonu. Tu je možné určit několika způsoby. Standardně se určuje ze vzorků vyrobených z jádrového vývrtu rovnoběžného se směrem koroze o průměru obvykle 100 mm. Na čerstvý boční řez nebo lépe lom se nanese indikační roztok fenolftaleinu (1% roztok v alkoholu). Tento indikační roztok mění barvu v závislosti na kyselosti materiálu, na nějž byl nanesen. V prostředí s pH nižším než 9-9,5 zůstává roztok bezbarvý, zatímco nad touto hranicí se výrazně barví do červenofialova. To znamená, že místa, na kterých zůstane indikátor bezbarvý, lze považovat za zkarbonatovaná, zatímco tam, kde se indikátor zabarví, není beton dosud napaden karbonatací. Hloubku zkarbonatované vrstvy je potom možné určit posuvným měřítkem s přesností na 1 mm.

Metoda použití fenolftaleinového indikátoru nemá zvlášť velkou přesnost, ale pro běžné potřeby vyhoví. Při požadavcích vyšší přesnosti je možné používat metodu diferenciální termické analýzy – DTA a termické vážkové analýzy. Tyto metody umožňují rozlišení jemnozrnné a hrubozrnné modifikace CaCO3. Jemnozrnný vaterit a podíl jemnozrnného aragonitu podléhají při termické analýze nejdříve modifikační přeměně, potom se začínají v teplotním intervalu 550-580 oC rozkládat.Tento rozklad končí nejpozději při 700 oC, a to podle množství přítomných jemnozrnných kalciumkarbonátů. Přesnou teplotu můžeme určit podle zlomu na diferenciální křivce tepelné analýzy. Úbytek hmotnosti, který nastává nad touto teplotou, se považuje již za rozklad hrubozrnného podílu aragonitu a kalcitu. Za konečnou teplotu, kdy již proběhly rozklady všech modifikací CaCO3, tzn. vateritu, aragonitu i kalcitu, považujeme ostrý pohyb na termografické křivce, který nastává zpravidla při 800 oC. Přesnou hodnotu této teploty můžeme odečíst na křivce DTA (viz obr. 5). Z úbytku hmotnosti, který připisujeme rozkladu jemnozrnného a hrubozrnného CaCO3, můžeme potom obvyklým způsobem vypočítat příslušné obsahy CO2, a z toho obsah zkarbonatovaného CaO, nebo přímo hmotnostní procenta přítomných jemnozrnných, respektive hrubozrnných modifikací CaCO3. Ze součtu takto získaných obsahů CaO, které představují celkem zkarbonatovaný CaO, a z celkového množství CaO v betonu získaného chemickou analýzou a korigovaného případně na obsah přítomného CaSO3, můžeme vypočítat tzv. stupeň karbonatace v procentech. Ten je pro posuzování stavu zkarbonatovaného betonu důležitou veličinou. Z hlediska běžného použití při zjišťování hloubky karbonatace jsou však tyto metody příliš složité, zdlouhavé a nákladné.

Pro měření, u nichž převažuje požadavek rychlost nad maximální přesností, lze použít ještě další jednoduché metody s fenolftaleinovým indikačním roztokem. Výše popsaná metoda s tímto indikátorem vyžaduje odběr vzorků jádrovým vrtáním, které je velmi náročné na materiální vybavení, čas, nutnost vodovodního připojení a obsluhu, mimo to po odběru je třeba v betonové konstrukci zacelit rozměrné otvory.

Obr. 5 Diferenciální teplotní analýza obsahu CaCO3 v betonu

Proto byla při tomto výzkumu použita metoda, při níž se betonová konstrukce navrtává příklepovou vrtačkou s vidiovým spirálovým vrtákem o průměru 6 mm. Při vrtání je nutno používat nízké otáčky, aby se odvrtávaný materiál nezahříval, čímž by mohlo dojít k termickému rozkladu uhličitanů. Vyvrtávaný materiál (prášek) se zachytává na podložku s kapkou fenolftaleinového indikátoru. Tento indikátor se při vrtání v určité hloubce začne obarvovat do červenofialova. V tomto okamžiku je vrtání zastaveno a tloušťka zkarbonatovaného betonu je změřena jako hloubka vyvrtaného otvoru posuvným měřítkem s hloubkoměrem. Tato metoda je velice rychlá – vyvrtání jednoho otvoru trvá cca 2 minuty – proto je možné na každém objektu provést 5 až 10 vývrtů a určit hloubku karbonatace s dostatečnou přesností a po statistickém vyhodnocení vyloučit nahodilé chyby. Také otvory o průměru 6 mm je možno snadno zacelit. Celé měření na jednom objektu trvá cca 30 až 40 minut, což umožňuje provést měření na větším množství objektů.

Tab. 3

Zóna Hloubka (mm) CaCO3 (% hmotnostní)
A 0-10 3,10
B 10-20 2,39
C 20-50 1,33

2.3.5 Vlastní měření hloubky karbonatace

Vlastní měření byla provedena na panelových domech různého typu, stáří a lokality. Z hlediska lokality se vybírala místa s velkým průmyslovým znečištěním ovzduší (Most, Litvínov), velkoměsta (Praha), i města s relativně čistým ovzduším (Tábor, České Budějovice) z důvodu porovnání vlivu čistoty ovzduší na chemickou degradaci betonu. Měřicí místa byla volena na stěnových panelech ve výšce obvykle 0,3 až 0,9 m nad povrchem terénu, kde povrch betonu nebyl chráněn vrstvou omítky, nátěru, nástřiku a podobně. To bylo vedeno snahou o srovnatelnost měření na jednotlivých objektech. Naměřené údaje jsou uvedeny v tab. 3, grafické vyjádření závislosti hloubky karbonatace na stáří zkoumaných panelových objektů je na obr. 6.

Obr. 6 Závislost hloubky karbonatace na stáří panelových domů

2.3.6 Vyhodnocení naměřených hodnot

Přestože použitá metoda určení hloubky karbonatace byla poměrně rychlá, podařilo se proměřit jen omezené množství panelových objektů. Příčinou bylo komplikované jednání s některými majiteli či správci objektů, jelikož k měření byl nutný jejich souhlas. Přesto se podařilo proměřit reprezentativní vzorek panelových domů a z naměřených údajů lze vyvodit následující závěry:

  • Rychlost karbonatace u panelových obytných domů závisí především na jejich umístění. U objektů v oblastech s vyšším průmyslovým znečištěním (severní Čechy – Litvínov, Most) je rychlost procesu karbonatace o poznání vyšší než v ostatních lokalitách, nejnižší hodnoty rychlosti jsou v jihočeském kraji, kde je také nejméně znečištěné ovzduší.
  • Rychlost karbonatace nezávisí na typu panelové soustavy – u našeho omezeného vzorku objektů se nepodařilo vypozorovat žádnou takovouto závislost. Souvisí to zřejmě s tím, že kvalita betonu a stupeň hutnění byly u panelů různých soustav stejné či podobné.
  • U objektů starších než 20 let dosahuje hloubka karbonatace více než 20 mm, tj. až tam, kde se již může nacházet výztuž. To znamená, že u takto starých objektů je třeba počítat s možností koroze výztuže, zvláště při nedodržení předepsaných krycích vrstev výztuže.
  • Pro orientační určení hloubky karbonatace lze použít rovnici (4) s tím, že u koeficientu A lze počítat s hodnotou A = 6,0 pro silně znečištěné ovzduší, s hodnotou A = 4,8 pro středně znečištěné a s hodnotou A = 4,2 pro lokality s malým znečištěním ovzduší.

2.3.7 Sanace betonu z hlediska zpomalení procesu karbonatace

Vzhledem k tomu, že proces karbonatace probíhá pouze ve vlhkém betonu, je třeba zabránit průniku vlhkosti do betonu. Vlhkost do betonu proniká jednak z interiéru – difuze vodních par, jednak z exteriéru – srážková voda apod. Ze strany interiéru je tedy vhodné opatřit beton nátěrem s velkým difuzním odporem. Z vnější strany je potom vhodné povrch betonu ošetřit hydrofobizačním nátěrem, který ovšem musí mít malý difuzní odpor, aby nebránil odchodu vodních par z konstrukce.

Druhou cestou, která vede ke zpomalení procesu karbonatace, je zabránění průniku CO2 do konstrukce. Toho lze dosáhnout vhodnou povrchovou vrstvou, avšak při zachování jejího nízkého difuzního odporu kvůli odchodu vodní páry z konstrukce. Vhodným materiálem jsou například tenkovrstvé disperzní omítkoviny na bázi akrylátových kopolymerů.

Tab. 4 Naměřené hodnoty hloubky karbonatace

Kraj Město Lokalita Rok výstavby Stáří Typ panelové soustavy Hloubka karbonatace (mm)
Praha Praha 6 Břenov 1961 38 G 57 28
České Budějovice Lidická 1964 35 T 06 B 26
SeČ Most U věž. domů 1966 33 T 06 B 34
SeČ Litvínov Mostecká 1968 31 T 06 B – SČ 25
Praha Praha 9 Prosek 1971 28 T 08 B 26
SeČ MOst Fukova 1974 25 T 06 B 30
Praha Praha 6 Vokovice 1974 25 T 08 B 24
StČ Kladno Kročehlavy 1976 23 G 57 25
Tábor Helsinská 1979 20 BANKS 19
Tábor Bělehradská 1980 19 T 06 B 18
Praha Praha 4 Chodov 1980 19 LN 20
SeČ Litvínov B. Němcové 1984 15 T 06 B 27
Praha Praha 5 Hlubočepy 1985 14 P1 – 11 15
Praha Praha 5 Chodov 1988 11 T 08 B 17
Praha Praha 5 Stodůlky 1989 10 VVÚ ETA 15
SeČ Litvínov Litvínov 1992 7 T 08 B – 78 16

U konstrukcí, které již dospěly do stadia počátku III. etapy karbonatace (povrchová koroze betonu, zjevné poškození hran a ploch), je třeba odstranit poškozený degradovaný beton, vyspravit povrch a provést impregnaci. Tam, kde je III. etapa karbonatace již rozvinutá (hlubší koroze betonu, napadení pomocné výztuže), je třeba opět odstranit poškozený degradovaný beton, odstranit poškozenou výztuž, zbylou odhalenou výztuž očistit a ochránit před další korozí, doplnit novou výztuž, obnovit krycí vrstvy, vyspravit a impregnovat povrch.


2.4 KOROZE VÝZTUŽE

Na trvanlivost vyztužených betonových konstrukcí má velký vliv koroze výztuže, neboť snižuje soudržnost, nepříznivě působí na okolní beton a oslabuje vlastní průřez výztuže.

V převážné míře se jedná o korozi elektrochemickou, kdy v prostředí betonu vzniká galvanický článek. Anoda a katoda galvanického článku jsou spojeny jednak kovem a jednak vodivým elektrolytem. Na anodě probíhá proces oxidační, na katodě redukční. Kov na anodě je napadán korozí a jeho ionty přecházejí do elektrolytu. Rozdíl potenciálu anody a katody, nutný pro vznik galvanického článku, může být vyvolán přítomností dvou různých kovů v elektrolytu. Železo se stává anodou, je-li druhý kov elektrochemicky ušlechtilejší, tj. s vyšším standardním potenciálem (např. měď, olovo), a katodou, je-li druhý kov méně ušlechtilý (např. zinek, hliník). Obdobný jev může nastat mezi železem a jiným kovem obsaženým ve výztuži, mezi výztužemi různého chemického složení nebo mezi železem a jeho oxidy obsaženými v ochranné vrstvě. Rozdíl potenciálu mohou vyvolat i rozdíly napjatosti téhož kovu; více napjatý kov se stává anodou. Příčinou galvanického článku může být i nehomogenní složení a koncentrace elektrolytu. Elektrochemickou reakci mohou způsobit též bludné proudy, které vstupují do konstrukce z rozvodné sítě, např. kvůli nedokonalé izolaci.

Při korozi ocelové výztuže v betonu probíhá elektrochemická reakce v elektrolytickém prostředí vlhkého betonu. Na anodě se z výztuže odlučují ionty železa a přecházejí do elektrolytu.

Koroze zabudované výztuže probíhá ve vlhkém prostředí, které působí jako elektrolyt. Na povrchu výztuže vznikají místa s rozdílným potenciálem. Procesy na anodě a katodě probíhají současně a na sobě závisle. Omezí-li se jeden proces, postup koroze se zpomalí nebo zastaví. Je-li proces na anodě ukončen, železo nabývá pasivního stavu. Reakce probíhají na styku výztuže a elektrolytu. Z iontů Fe2+ a OH se v elektrolytu vytváří rez, která se ukládá na povrchu výztuže. Souvislý povlak těchto produktů koroze na výztuži zvyšuje polarizaci, působí jako ochranná vrstva brzdící další průběh koroze a zajišťuje pasivaci.

V důsledku hydratace složek cementu vzniká v betonu alkalické prostředí s pH = 12,6 – 13, kdy pH 12,6 odpovídá nasycené vápenné vodě, které se může vlivem alkálií zvýšit na 13. Vysvětlení stability Fe v oblasti pH = 9,5 – 13 poskytuje Pourbaixův diagram závislosti elektrodového potenciálu železa na pH (obr. 7). V rozmezí pH = 9,5 – 13 nenastává koroze, poněvadž se oblasti pasivace a imunizace přímo dotýkají. Pasivace, resp. imunizace výztuže přestává, když klesne pH pod 9,5 např. karbonatací, nebo když se zvýší nad 13, popřípadě jsou přítomny specificky působící ionty (např. Cl).

Obr. 7 Pourboixův diagram

U ocelové výztuže v betonu přichází v úvahu rovnoměrná, důlková a mezikrystalová koroze.

Rovnoměrná koroze se projevuje na povrchu výztuže plynule a způsobuje postupné zmenšování účinného průřezu výztuže. Se zmenšováním průřezu výztuže se zmenšuje síla, kterou je výztuž schopna přenést. Zplodiny koroze se shromažďují na povrchu výztuže a jejich objem je větší než objem železa, z kterého vznikly. Na styku výztuže a betonu proto působí napjatost – vnitřní pnutí, které v krajním případě vede k odtržení betonu kryjícího výztuž, a to zejména v rozích průřezu konstrukce a při vyztužení vložkami velkého průměru. Obnažená výztuž je pak vystavena současně chemické korozi, probíhající v prostředí s nízkým pH. Důsledkem rovnoměrné koroze je zmenšení podílu výztuže na nosné funkci konstrukce, tj. zmenšení meze vzniku trhlin, meze únosnosti a tuhosti konstrukce.

Důlková koroze se projevuje v místech narušení ochranné vrstvy výztuže. Ta se mohla narušit např. působením chloridů apod. Protože anoda má v místě narušení ochranné vrstvy malý rozsah, postupuje důlková koroze rychle do hloubky výztuže, oslabuje její průřez a vytváří v ní vruby. Důsledky důlkové koroze jsou stejné jako důsledky rovnoměrné koroze. Kromě toho důlková koroze způsobuje zmenšení odolnosti výztuže při namáhání.

Mezikrystalová koroze se projevuje mezi krystaly napnuté předpínací výztuže. Jejím důsledkem jsou trhliny ve výztuži a náhlé porušení výztuže. Pro narušení nosné funkce a trvanlivosti je tato koroze nejnebezpečnější. Rozeznává se anodická a katodická mezikrystalová koroze. Anodická koroze je doprovázena oxidací železa a dochází k ní např. tehdy, působí-li na výztuž chloridy, vytvoří-li se galvanický článek mezi železem a jiným elektrochemicky ušlechtilejším kovem, který má vyšší standardní potenciál (např. mědí) a poruší-li se lokálně nepropustný povlak (např. pryskyřice), který má pasivně chránit výztuž před přístupem korozivních činitelů. Katodická koroze probíhá bez oxidace železa. Je způsobena ionty vodíku, které na katodě pronikají mezi krystaly ocele a při změně v molekuly za velkého tlaku zvětšují objem, takže v oceli vzniknou trhliny. Tato koroze se vyskytuje např. tehdy, je-li na styku s ocelí sirovodík, z něhož se na katodě uvolňují ionty vodíku, vytvoří-li se galvanický článek mezi železem a jiným kovem (např. zinkem a hliníkem) a poruší-li se lokálně povlak zinku, chránící výztuž před rovnoměrnou korozí. Proniknutí iontů vodíku mezi krystaly ocele usnadňují křehkost, vnitřní pnutí, vruby, důlková koroze a zakalení ocele.

Korozi podporují tyto faktory: náchylnost předpínací výztuže (zejména zušlechtěné ocele) ke korozi, obsah sirníků, siřičitanů a chloridů v betonu, nedostatečná alkalita betonu (zejména při použití hlinitanového cementu), malé krytí výztuže betonem, nedokonalé zhutnění krycího betonu a betonu spár dělených konstrukcí, nedokonalé zainjektování kabelových kanálků, trhliny v krycím betonu, přímý vliv škodlivého prostředí (vlhkosti, sirovodíku, dusičnanů apod.). Koroze je důsledkem působení několika činitelů současně. Obvykle se projeví ve vlhkém prostředí, pokud má k výztuži přístup kyslík a agresivní ionty.

Poznámka:
Technologický postup při sanaci betonových konstrukcí (např. balkónová železobetonová deska apod.) s narušenými krycími vrstvami betonu a korodující výztuží je uveden v kap. 6.


3 VADY PANELOVÝCH KONSTRUKCÍ ZPŮSOBENÉ MONTÁŽÍ

Do skupiny montážních vad patří:

a) Záměna nosných dílců ve skladbě nosné konstrukce

Jedná se o vady způsobené nedodržením skladby nosných dílců podle výkresu skladby, zejména o záměnu dílců shodného tvaru a rozměrů, avšak rozdílného stupně a způsobu vyztužení a rozdílné kvality betonu.

b) Zabudování dílců poškozených při dopravě a skladování

Při odformování, manipulaci a dopravě docházelo často k poškozování hran dílců, narušení betonu dílce v okolí vyčnívající výztuže, zvedacích a manipulačních háků a ok. V některých případech docházelo k porušení dílců trhlinami při neodborné manipulaci. Vznik trhlin mohlo v některých případech způsobit nesprávné uložení a provedení výztuže.

Neodborným skladováním dílců docházelo k jejich tvarovým změnám – deformacím, průhybům – které se následně po zabudování dílců projevily nedodržením rovinnosti, zvýšením výstřednosti, rozdílným průhybem sousedních dílců apod.

c) Zabudování dílců rozdílného stáří

Při zabudování dílců s rozdílným stářím docházelo ve stycích mezi těmito dílci ke přídatnému namáhání v důsledku rozdílné intenzity dotvarování dílců různého stáří. Tato přídatná namáhání mohou vést např. k porušení svislých styků smykovými silami, k porušení podélných styků mezi stropními dílci s rozdílnou hodnotou konečného průhybu, k přemáhání, až k porušení dílců, do nichž se v důsledku redistribuce „přelévá“ část namáhání z více se přetvářejících dílců.

d) Vady způsobené nepřesnou a chybnou montáží

Jedná se o vady způsobené nedodržením technologických předpisů, přípustných tolerancí a požadované geometrické přesnosti:

  • nerovnoměrné výšky ložných spár, ponechání dřevěných klínů, nedostatečný kontakt výplně ložných spár a dílců, potrhání výplně ložných spár při odstraňování přebytečné malty;
  • nedostatečné vyplnění a zhutnění stykového betonu, neodborné zvlhčení stykových ploch dílců, neočištění mastnot a nečistot ze stykových ploch;
  • nesprávné složení a konzistence výplně ložných spár a stykového betonu;
  • nesprávné uložení a stykování spojovací a kotevní výztuže, nekvalitní a nesprávné provedení svarů;
  • nedostatečné ošetření malt a stykových betonů ve stadiu tuhnutí a tvrdnutí;
  • neuvolnění montážních (stavěcích) šroubů při tzv. kontaktní montáži;
  • chyby v geometrickém přesnosti:
    • posun panelů v příčném a podélném směru, popř. pootočení okolo svislé osy;
    • nedostatečné uložení stropních dílců na zhlaví stěnových dílců;
    • nedodržení svislosti stěnových dílců;
    • vyosení stěnových dílců.

Uvedené vady nosných konstrukcí panelových domů lze z hlediska jejich vlivu na funkční vlastnosti rozdělit do tří skupin:

  • vady estetické, způsobující především zhoršení kvality povrchů;
  • vady statické, způsobující lokální zhoršení statických vlastností a mechanické odolnosti dílců;
  • vady statické, způsobující zhoršení celkové statické bezpečnosti a stability.

V rámci průzkumu a hodnocení statické způsobilosti nosné konstrukce panelových domů je nutné věnovat potřebnou pozornost těmto závadám – jejichž rozsah, četnost a závažnost jsou často závislé na podniku, který prováděl výstavbu, výrobně prefadílců a montážní četě, která prováděla montáž. Mezi nejzávažnější montážní vady patří vyosení a nedodržení svislosti stěnových panelů, nedodržení podmínek v uložení dílců, nekvalitní provedení výplní spár a stykových betonů, nesprávné provedení výztuže styků a kotvení výztuže (viz obr 8, 9, a 10).

Obr. 8 Nedodržení geometrie spár

Obr. 9 Opadávání dodatečně vyspravované (reprofilované) hrany štítového panelu

Obr. 10 Nedodržení rovinnosti a navržené polohy lodžiového zábradlí a stropního panelu


4 KVALITATIVNÍ ROZBOR PORUCH NOSNÉ KONSTRUKCE PANELOVÝCH DOMŮ

Při hodnocení závažnosti a analýze příčin statických poruch vycházíme z průběhu a charakteru trhlin. Trhliny vznikají v místech největší namáhání, ale současně i v místech menší pevnosti. Průběh trhlin je modifikován nestejnou kvalitou a nehomogenitou materiálu, z něhož je konstrukce vyrobena. Z těchto důvodů dochází zpravidla k odchylkám v průběhu trhlin, od průběhu napětí v některých případech i ke změně způsobu porušení. U panelových konstrukcí lze rozlišit tři charakteristické způsoby porušení:

  • tahem, tahové trhliny charakteristické rozevřením a neporušeným obrysem trhlinek;
  • smykem, smykové trhliny charakteristické posunutím a porušením obrysu trhliny;
  • tlakem, charakteristické drcením materiálu, vrásněním a odlupováním povrchových vrstev a větvením trhlin.


4.1 SVISLÉ A VODOROVNÉ NOSNÉ KONSTRUKCE PANELOVÝCH DOMŮ

Vlastnosti nosné konstrukce popisuje tzv. nosná způsobilost, kterou lze definovat jako schopnost konstrukce, resp. nosného systému plnit požadované nosné funkce z hlediska mezních stavů únosnosti a použitelnosti při působení statických a dynamických zatížení a dalších vlivů způsobujících mechanické stavy napjatosti, popř. deformace a přetváření.

Nosné konstrukce jsou vystaveny:

  • účinkům svislého a vodorovného zatížení;
  • účinkům objemových změn (klimatických zatížení);
  • účinkům rozdílného sedání základů;
  • dynamickým účinkům a řadě dalších vlivů proměnného a cyklického charakteru;
  • geologickým účinkům.

Tyto účinky se mohou viditelně v průběhu životnosti objektu projevit vznikem poruch. Při hodnocení těchto poruch je zapotřebí posoudit, zda jde o technologické poruchy, které jsou často průvodním zjevem prefabrikovaných konstrukcí, nebo zda jde o statickou poruchu konstrukce, způsobenou některými z uvedených účinků a vlivů.

Projevem tzv. zjevných vad a poruch jsou nejčastěji:

  • trhliny, drcení, rozrušování materiálu;
  • nadměrné přetvoření a deformace;
  • tvarové a rozměrové odchylky;
  • změny pozorovatelné na povrchu konstrukce (nehomogenita, struktura, pórovitost, barva, krytí výztuže).

Mezi tzv. skryté vady a poruchy patří především:

  • odchylky fyzikálně mechanických, případně dalších parametrů, popisujících vlastnosti materiálů (pevnost, modul pružnosti, pórovitost, dilatometrické vlastnosti, objemová hmotnost apod.);
  • množství, kvalita a způsob vyztužení (dílce, styku);
  • odchylka skutečných rozměrů a geometrického tvaru konstrukce od projektovaných;
  • zdravotní závadnost materiálu;
  • trhliny a mechanické porušení uvnitř konstrukce (porušení soudržnosti, trhliny uvnitř dílců a styků);
  • dutiny a mezery v dílcích a ve stycích.

K nejčastěji se vyskytujícím vadám a poruchám nosných panelových konstrukcí patří:

  • smykové nebo tahové trhliny, ve svislých stycích stěnových dílců, popř. stěnových a obvodových dílců;
  • porušení svislých styků soustavou šikmých trhlin, rozevírání styčné spáry, vydrolování betonu;
  • lokální trhliny ve stycích (smykové, tahové) neprocházející celým průřezem styku;
  • smykové a tahové trhliny v nadpraží;
  • chybějící příčná výztuž horního a spodního zhlaví stěnových dílců;
  • odlupování betonu v patě a zhlaví stěnových dílců v oblasti styku stěna – strop – stěna;
  • tahové trhliny ve svislých stycích stěnových dílců, popř. stěnových a obvodových dílců, na spodním povrchu stropního dílce (kolmo na hlavní výztuž);
  • tahové trhliny na horním líci stropních dílců v místě uložení;
  • nadměrné přetvoření stropní konstrukce;
  • vysouvání stropních dílců ve styku, malé uložení;
  • svislé tahové trhliny procházející jádrem styku stěna – strop – stěna do zhlaví spodního, případně paty stěnového dílce;
  • nedostatečný kontakt v ložných spárách;
  • narušení styků sousedících stropních dílců průběžnou trhlinou;
  • chybějící nebo nedostatečná zálivková výztuž v úrovni stropní tabule;
  • výrazně rozdílné dotvarování sousedících stropních, případně stěnových dílců;
  • technologické trhliny ve stropních dílcích (ve směru hlavní výztuže);
  • technologické trhliny ve stěnových dílcích;
  • nedostatečná krycí vrstva výztuže, vybočení tlačené výztuže;
  • porušení soudržností mezi betonem a výztuží;
  • vychýlení štítových dílců nejvyššího podlaží ze svislé polohy;
  • nedostatečné zakotvení štítových dílců ve stropní desce;
  • smykové, popř. tahové trhliny v dílcích s větší než limitní šířkou (zpravidla nad 0,5 mm);
  • technologické trhliny ve stycích (ve tvaru styčné kontaktní spáry);
  • nadměrné tvarové a rozměrové odchylky dílců bez důsledků na požadovanou funkci dílců;
  • nepřesná montáž bez důsledků na požadovanou funkci styků, dílců a konstrukce;
  • odchylky v kvalitě a vyztužení dílců a styků pouze s lokálními důsledky (nezpůsobující progresivní redistribuci);
  • nadměrné montážní odchylky konstrukce (nadměrné vychýlení stěn od svislice apod.);
  • porušení styku mezi lodžiovými stropními a stěnovými dílci a vysouvání lodžiových stropních dílců;
  • koroze a nedostatečná kotevní výztuž předsazených konstrukcí a hlavního nosného systému;
  • porušování zhlaví lodžiových stěnových dílců v oblasti styku s lodžiovými stropními dílci;
  • nadměrné a nerovnoměrné sedání objektu, naklonění objektu;
  • dlouhodobá a neustálená konsolidace základového podloží; vady povrchu dílců;
  • neúplná výplň vodorovných styků;
  • proměnlivá kvalita výplňového betonu a tím i proměnlivá hloubka karbonatace;
  • nedostatečné zhutnění výplňového betonu ve špatně přístupných nebo hustě vyztužených stycích;
  • odlišné provedení výztuže styků od navrženého;
  • nesprávné provedení rozmístění výztuže nosných dílců, nedostatečné krytí, zejména u okrajů styků a u otvorů, nedodržení polohy stykovacích elementů v dílcích;
  • nekvalitní beton s nedostatečnou odolností proti karbonataci povrchových vrstev, vyšší obsah chloridů, poškození betonu dílců při manipulaci apod.

Poznámka:
Nejvýznamnějšími a nejfrekventovanějšími závadami z hlediska bezpečnosti panelového objektu jsou poruchy výztuže, především výztuže styků. Tyto závady mohou být zdrojem rozsáhlých poruch havarijního rázu (např. narušení statiky části nebo celého objektu). Při hodnocení statické způsobilosti objektu nelze však spoléhat pouze na diagnostiku, ale je třeba zejména u starších stavebních soustav přehodnotit původní statický výpočet a provést jeho aktualizaci podle současně platných norem a předpisů.

Novějšími výpočty se zpravidla snižují silové účinky v extrémně namáhaných místech konstrukce (koncové oblasti příčných stěn) na úkor zvýšení silových účinků v méně namáhaných místech (např. podélné stěny). Podceněna jsou namáhání nadpraží dveřních otvorů. Dalším problémem je absence zálivkové výztuže, která má jednak zabránit riziku progresivního kolapsu konstrukce, jednak napomáhat prostorové tuhosti objektu. Před přistoupením k vlastnímu průzkumu vytypovaných styků a spojů je třeba se obeznámit s jejich původním konstrukčním řešením. Teprve na základě znalosti projektového řešení lze přikročit k vlastnímu průzkumu objektů, přičemž nejjednodušším indikátorem pokročilého stadia koroze výztuže jsou trhliny a odprýskávání betonu, způsobené zvětšením objemu korodující výztuže.

4.1.1 Statické poruchy svislých a vodorovných nosných panelových konstrukcí

Základní funkcí nosné konstrukce je funkce statická, spočívající ve spolehlivém přenosu svislých a vodorovných zatěžovacích účinků a vlivů do základového podloží. Kromě uvedené základní statické funkce mají nosné konstrukce i další funkce, zejména funkci dělící a zvukoizolační. Poruchy nosné konstrukce, dílců a styků mohou být způsobeny také jejich vadami, tj. chybným návrhem v projektové dokumentaci (chybný návrh konstrukce, případně jejich jednotlivých částí, tj. dílců a styků), nekvalitní výrobou dílců (nedodržení požadované kvality a parametrů, nestejnorodost, technologické trhliny apod.) a při montáži nosné konstrukce (záměna dílců, nepřesnost montáže, chybné provedení styků apod.).

Převážná část statických poruch panelových konstrukcí je zapříčiněna působením zatěžovacích účinků a vlivů včetně tzv. geologických změn.

Velikost i charakter výsledného zatěžovacího účinku se mění v závislosti na intenzitě a poměru zatížení v určitém časovém okamžiku. Vedle rozhodujících účinků zatížení svislých, způsobených tíhou nosných a kompletačních konstrukcí, které lze klasifikovat jako zatížení trvalá – stálá, jednosměrná se zanedbatelnou závislostí na čase, je nosný systém vystaven působení účinků krátkodobých, popř. proměnných jednosměrných i střídavých. Především to jsou účinky teploty, větru, pohyblivé složky užitného zařízení, otřesy podloží, dynamické účinky dopravy, rázy zvukových vln apod. Tyto účinky způsobují, že jednotlivé části konstrukce jsou v průběhu času vystaveny zatížení s proměnlivou, alternující a cyklickou složkou. Jak již bylo uvedeno, může v závislosti na poměru trvalé a alternující složky zatížení, na řešení a vyztužení styku, dojít v čase k degradaci statických vlastností styků vystavených účinkům měnícího se zatížení, a tím ke snižování statické spolehlivosti nosného systému – popřípadě k ovlivnění životnosti nosného systému. Příklady z praxe, zejména výskyt poruch až po určité době po dokončení objektu apod., jsou potvrzením vlivu časového faktoru na možnou degradaci styků působením cyklického zatížení. Např. vznik trhlin mezi průčelní, štítovou, střešní a vnitřní konstrukcí po dvou až pěti letech, poruchy obvodových plášťů, oddělování atik od obvodového pláště, ale i oddělování obkladů až po několika letech po dokončení, jsou mimo jiné i důsledky cyklických účinků způsobených změnou teploty.

Závažnost vad a poruch zjištěných v rámci stavebně technického průzkumu (předběžný průzkum, podrobný průzkum a doplňkový průzkum) lze určit na základě statického posouzení založeného na výstižném výpočtovém modelu konstrukce, výpočtovém modelu zatížení a materiálovém modelu konstrukce. V této souvislosti je nutné zvážit vlastnosti materiálů a konstrukcí jako proměnné veličiny, závislé na čase a prostředí. Bez znalosti časově závislého chování nelze zodpovědět otázku trvanlivosti a spolehlivosti nosného systému. Změny vlastností v čase jsou nejčastěji způsobeny proměnnými – jednosměrnými a střídavými zatíženími (především účinky teploty a vlhkosti, účinky dopravy a provozu apod.), redistribucí namáhání způsobenou reologickými změnami materiálů, mineralogickými, chemickými a dalšími vlivy. Výzkumné práce ukazují, že východiskem pro nalezení výstižných modelů chování a vlastností stavebních materiálů, resp. funkcí popisujících vývoj a závislost vlastností na změně vnějších podmínek, může být studium strukturních parametrů.

Předmětem numerické analýzy je určení tzv. kritických míst konstrukce (nosného systému), které mají rozhodující význam pro statickou bezpečnost a spolehlivost systémů. Vada a poruchy vyskytující se v těchto místech patří výrazně do kategorie závažných poruch nosné konstrukce a vyžadují zpravidla okamžitá a mimořádná opatření (např. provizorní statické zajištění, odlehčení konstrukce apod.).

Mezi závažné vady a poruchy zařazujeme všechny vady a poruchy, které výrazným způsobem snižují statickou funkci. Jsou to zejména vady a poruchy, které se vyskytují v tzv. kritických místech, vady, které způsobují poruchy vyvolané zatěžovacími účinky a vlivy, přičemž tyto poruchy jsou aktivní, dochází k jejich rozvoji a postupnému šíření. Postupný rozvoj a šíření poruch (trhliny, drcení apod.) způsobuje redistribuci vnitřních sil z míst porušených do míst neporušených. Jestliže v konstrukci nejsou rezervy schopné pokrýt zvýšená namáhání způsobená touto redistribucí, může dojít k lokálnímu, případně celkovému selhání (kolapsu) konstrukce (systému). Chování panelové konstrukce lze popsat modelem křehkého tělesa s poměrně malou oblastí pružných a pružně plastických deformací a velkou náchylností ke vzniku poruch působením účinků, které primárně vyvolávají tvarové, délkové a objemové změny. Zajištění nosné konstrukce před působením především tahových a smykových namáhání lze klasifikovat jako rozhodující opatření z hlediska prevence před vznikem poruch. Jedná se zejména o výztuž dílců, především v průřezech přiléhajících ke stykům, výztuž zálivkovou a věncovou.

Mezi méně závažné vady a poruchy zařazujeme všechny vady a poruchy, které se projevují pouze lokálně a nemají vliv na celkové statické chování konstrukce, případně nosného systému. Jedná se o tzv. pasivní poruchy, které jsou stabilizovány a nedochází tudíž k jejich šíření a rozvoji.

V důsledku působení různých zatěžovacích účinků a vlivů vznikají v nosné konstrukci tahové síly, proti jejichž působení je nutné konstrukci z hlediska zamezení vzniku mechanických poruch dostatečně zabezpečit. V řadě případů lze velmi obtížně s dostatečnou přesností vyčíslit hodnotu tahových sil, neboť mám chybí jak znalosti o velikosti a způsobu zatížení, tak i znalosti o charakteru „odezvy“ konstrukce na tato zatížení.

Tahová napětí v konstrukci vznikají účinkem tlaku a sání větru. Sáním větru vznikají tahové síly v obvodové konstrukci, které se přenášejí do vnitřní konstrukce. Tlak větru způsobuje ohybové namáhání stropní desky, která působí jako vysoký nosník uložený na pružných podporách (v místě uložení na nosné stěny). V důsledku toho vznikají ve spodní desce tahová i tlaková normálová napětí a napětí smyková.

Vlivem nerovnoměrného poklesu mají svislé prvky tendenci k rozdílným deformacím. Podobně i v důsledku nerovnoměrného rozložení normálových napětí působením svislých zatížení. Tím vznikají ve stropní desce tahové síly, které zmenšují rozdíly v primární deformaci jednotlivých svislých prvků. Vodorovné síly ve stropních deskách vznikají i v důsledku mimostředného působení stěnových i stropních dílců, jež je zaviněno odchylkami od navržené polohy, nebo v případě stěnových dílců nestejnorodostí příčného průřezu.

Tahové síly ve svislých prvcích vznikají vinou nerovnoměrného rozdělení normálových napětí v základové spáře i za předpokladu ideálně homogenního pružného poloprostoru.

Tahové síly vznikají působením dlouhodobých i krátkodobých objemových změn. Účinky smršťování a dotvarování způsobují tahové síly ve svislých i vodorovných prvcích. Zvláště nepříznivě působí cyklické účinky způsobené rozdílnou teplotou částí nebo prvků konstrukce.

Zcela zvláštní pozornost je nutné věnovat účinkům mimořádných zatížení havarijního rázu. Extrémní hodnoty zatížení jsou zpravidla omezeny na velmi malou oblast konstrukce a krátký časový interval, v němž dosahují maximální hodnoty. Vyžadují, aby konstrukce, zejména styky nosných dílců, byly schopny absorbovat velké množství energie i při vzniku plastických deformací ve stycích nebo v dílcích, aniž však dojde k jejich úplnému porušení nebo dokonce k řetězové reakci mající za následek porušení konstrukce (kolaps).

U montovaných stěnových konstrukcí má mimořádně významnou funkci ztužující – zálivková výztuž uložená do styků stropních dílců a stěnových dílců. Ztužující výztuž je nutné navrhnout jednak na síly postižitelné statickým výpočtem (nahodilá zatížení krátkodobá i dlouhodobá, seismické účinky) a jednak na síly vyvolané mimořádným zatížením havarijního rázu. Kromě toho zabezpečuje uvedená výztuž konstrukci proti vlivům a účinkům, které jsou způsobeny odchylkami realizované konstrukce od návrhu. Podle ustanovení Směrnice pro navrhování nosné konstrukce panelových budov (po roce 1971) bylo stanoveno vložit v úrovni stropní konstrukce spojitou podélnou a příčnou výztuž zajišťující spojitost stropní tabule v její rovině a výztuž zajišťující spojení nosných stěn se stropní tabulí na jejich okrajích. Věncová výztuž i výztuž ve směru uložení stropních desek byla dimenzována na tahovou sílu 15 kN/m‘ obvodu stropní desky, pokud nebyly výpočtem stanoveny vyšší hodnoty.

Do svislých styků mezi stěnové dílce bylo doporučeno vložit svislou výztuž, jejíž plocha se určovala z podmínky, aby výztuž přenesla mezní tahovou sílu rovnou tíze panelů jednoho podlaží do výše položeného podlaží.

Norma ČSN 73 1211 jako minimální tahovou sílu předepisuje sílu stanovenou podle empirického vzorce v závislosti na počtu podlaží, přičemž tato síla by neměla být menší než 15 kN/m obvodu.

Vodorovné a svislé vyztužení panelové konstrukce podle ČSN 73 1211 omezuje rozsah sekundárního poškození na nejbližší okolí primárního poškození (zamezení „progressive collapse).

Poznámka:
Chybějící nebo nedostatečně dimenzovanou vodorovnou podélnou a příčnou výztuž je nutné v rámci modernizace a rekonstrukce doplnit v souladu s ustanovením ČSN 73 1211. Doporučuje se aktivace dodatečně vložené věncové výztuže na sílu rovnou 35% extrémní tahové síly stanovené podle ČSN 73 1211. Dodatečně vložená věncová výztuž může být navržena z kruhové betonářské výztuže – Ø 12-18 mm, popř. z páskové oceli tloušťky 4 až 6 mm.

Sepnutí příčných stěn se provede dvojicí táhel kruhového nebo obdélníkového průřezu umístěné bezprostředně u hran pat stěnových dílců. Táhla je třeba opatřit na obou koncích závitem pro předpínací matice (při použití momentového klíče). Předepnutí se provede pomocí roznášecích ocelových desek osazených na nosné vrstvě obvodových dílců. Touto úpravou se současně dosáhne zesílení styku obvodových a příčných stěnových dílců. Doporučuje se táhla ukotvit pomocí hmoždinek osazených do pat stěnových dílců, popřípadě horního líce stropních dílců na vzdálenosti cca 3 m.

4.1.2 Svislé nosné konstrukce a styky

Svislá konstrukce má rozhodující význam z hlediska zajištění prostorové stability nosného systému. Její základní statickou funkcí je přenos účinků svislého zatížení z jednotlivých stropních konstrukcí prostřednictvím základové konstrukce do základového podloží. Případné selhání svislé nosné konstrukce v důsledku selhání stěnových dílců a poruch styků může rozhodujícím způsobem ovlivnit statickou bezpečnost lokálně nebo celé konstrukce a v konečném stadiu způsobit kolaps a zřícení.

Příčinou poruch svislých nosných konstrukcí může být:

  • nadměrné namáhání svislé konstrukce, celkově nebo místně;
  • změna stavu napjatosti svislé konstrukce oproti návrhovému stavu;
  • nevyhovující únosnost;
  • dynamické účinky a otřesy;
  • nepředpokládané spolupůsobení okolních konstrukcí;
  • nestejnorodost, nekvalita a nehomogenita dílců, chybné nebo nedostatečné vyztužení a ostatní materiálové a konstrukční odchylky;
  • narušení celistvosti svislé nosné konstrukce, snížení tuhosti v důsledku vzniku poruch (trhliny, drcení) ve stycích;
  • mimořádné vlivy a účinky.

Svislá nosná konstrukce panelových budov je vytvořena ze stěnových dílců spojených kontinuálně prostřednictvím vodorovných a svislých styků. Statické vlastnosti těchto styků určují zvláštnosti chování montovaných stěnových konstrukcí. Stěnové dílce jsou kromě toho zpravidla diskrétně spojeny prostřednictvím zálivkové (věncové) výztuže uložené ve styku „stěna – strop – stěna“.

Svislá nosná stěnová konstrukce panelových budov přenáší účinky vodorovných a svislých zatížení do základové konstrukce. Převážná většina panelových budov byla navržena za podmínky, že výsledné normálové napětí v patě stěn i při nejnepříznivější kombinaci účinků bude tlakové (stěnové dílce nejsou po výšce vzájemně spojené výztuží – výztuž je nahrazena tlakovým předpětím od účinků dlouhodobých svislých, stálých účinků). Hodnoty průměrných normálových tlakových napětí v patě montovaných stěn jsou zpravidla výrazně nižší než výpočtové pevnosti betonu stěnových dílců (např. při rozponu stropní konstrukce do 4,2 m se tyto průměrné hodnoty tlakových normálových napětí v patě stěny pohybují v rozmezí od 0,15 do 0,22 MPa od jednoho podlaží, při rozponu 6 m od 0,2 do 0,3 MPa od jednoho podlaží).

Prostřednictvím svislých styků dochází ke vzájemnému spolupůsobení sousedních stěnových dílců. Únosnost a tuhost styků má zásadní význam pro redistribuci namáhání mezi primárně různě namáhanými stěnovými dílci a pro snížení rozdílu normálových rozpětí způsobených nerovnoměrně rozloženým zatížením. Únosnost a tuhost styků stěnových dílců má zásadní význam pro zajištění prostorové tuhosti a stability budovy. Překročení, resp. vyčerpání výpočtové únosnosti stěnových dílců může nastat nadměrným zatížením, popřípadě selháním styků, které zprostředkovávají redistribuci z primárně více zatížených částí montované stěny do primárně méně zatížených částí stěny. Na podkladě analýzy a stanovení příčiny tohoto stavu je možno navrhnout příslušná opatření, např. zesílení stěnových dílců, rekonstrukce a zesílení styků apod.

Pro statické posouzení stavu napjatosti stěnových dílců je nutné určit výstřednost působících zatížení a odchylky stěnových dílců od svislé roviny. Výstřednost působících zatížení a odchylky stěnových dílců od svislosti je nutno určit pro každé podlaží.

Poznámka:
Svislost jednotlivých stěnových dílců v úrovni jednoho podlaží lze určit měřením odchylek plochy stěny od svislice (olovnice). Montážní excentricity a tloušťky dílců v úrovních jednotlivých podlaží nelze měřit přímo. Zásadní problém měření je návaznost mezi podlažími, která je přerušena většinou celistvou stropní konstrukcí. K přenosu bodů je v některých případech možno využít průchodů svislých rozvodů instalací (topení). Jinak je nutné provést ve stropní desce průchody 20-24 mm pro lanko olovnice. Měří-li se i tloušťka stěnových dílců, musí se v úrovni každého měřeného podlaží odvrtat otvor i ve stěnových dílcích.

Svislé nosné konstrukce a styky stěnových panelů jsou často porušeny tahovými a smykovými trhlinami. Tahová namáhání v dostředně tlačeném prvku mohou být způsobena nestejnorodostí materiálu nosné konstrukce, náhlou změnou průřezu svislé konstrukce, koncentrací tlakového namáhání na část průřezu prvku v oblasti vnesení zatížení apod. Tahová namáhání prvků a částí konstrukcí jsou velmi často způsobena klimatickými účinky, které způsobují závažné mechanické stavy napjatosti a následně poruchy konstrukcí v důsledku nerovnoměrného nebo nelineárního průběhu po průřezu prvků, zabráněním volné objemové změně prvku od uvedených účinků, popřípadě vzájemnou interakcí prvků nebo vrstev (vícevrstvé prvky) s různou tendencí k primární objemové změně. Poslední práce v této oblasti prokazují mimořádnou závažnost těchto účinků a dalších nesilových vlivů (chemické, biologické).

Zpravidla lokální tahová namáhání vznikají v místech materiálových, geometrických a mechanických imperfekcí. Podobně smykové namáhání je důsledkem vzájemného spolupůsobení a interakce prvků v rámci systému nebo částí jednoho prvku v rámci subsystému, které mají tendenci k rozdílné primární deformaci (délkové, objemové a tvarové deformace, posunutí, natočení). Vznik těchto „podružných“ tahových a smykových namáhání má i nepříznivé důsledky i pro pevnost (únosnost) materiálu v tlaku.

Místem výskytu poruch stěnových dílců jsou nadpraží dveřních otvorů. Příznačná je pro ně tvorba šikmých nebo svislých – v podstatě smykových – trhlin, mnohdy na celou výšku nadpraží, někdy ještě pokračujících pod stropní panel. Na vzniku těchto trhlin se podílejí jednotlivá zatížení: zatížení od stropní konstrukce, roznášená nadpražím do stěnových pilířů, vodorovná zatížení (větrem), popř. zatížení od vynucených přetvoření. Podobně jako u svislých styků vznikají trhliny vinou sedání základů především v dolních podlažích, naopak vinou teplotních účinků v horních podlažích, přičemž tyto trhliny se vzhledem k opakovanému kolísání teplot nedají účinně zacelit. Převážně ve vyšších podlažích se také objevují trhliny v souvislosti s úzkými stěnovými pilířky po jedné straně nadpraží (viz výše – poruchy svislých styků).

Porušením trhlinami může být výrazně snížena schopnost nadpraží působit jako velmi důležitý článek při zabezpečování tuhosti budovy. To pak znamená pozměnění statického schématu, s důsledkem případného lokálního přemáhání stěn, které by se mohlo projevit mj. ve vodorovných stycích.

Poruchy stěn korozí betonu a výztuže jsou poměrně vzácné, neboť nosné stěny nebývají vystaveny bezprostředně vnějšímu prostředí. Výjimkou mohou být čela stěn předstupujících před rovinu průčelí (některé lodžie, popř. štíty).

Určité obezřetnosti je třeba na územích v okolí chemických provozů, kde by škodliviny s ohledem na možné mikrotrhliny v dílcích – existujících v nich v důsledku urychlovaného tvrdnutí ve výrobnách – představovaly zvýšené riziko. Pro budovy o větším počtu podlaží se někdy dodávaly stěnové panely dvojí únosnosti, resp. pevnosti. Poněvadž není vyloučeno, že v některých případech byly osazeny méně únosné panely do míst, kam podle projektové dokumentace patřily panely únosnější, mohlo by dojít k poruchám stěn i z tohoto důvodu.

4.1.3 Styky nosných dílců panelových budov

Styky nosných dílců panelových budov jsou zpravidla nejslabším článkem celého nosného systému. Pro posouzení statické bezpečnosti dosavadní panelové konstrukce je rozhodující výstižné určení statických vlastností styků nosných dílců, zejména jejich únosnosti a tuhosti. K tomu je třeba znát jakost betonu dílců, zálivek a výplní ložných spár, jakost a množství výztuže dílců a styků. Lze vycházet z dochovalé stavební dokumentace, zejména však z výsledků průzkumu „in situ“. Konstrukční řešení styků panelových konstrukcí vychází zpravidla z požadavku zmonolitnění celého nosného systému. Styky montovaných stěnových systémů jsou nejčastějším místem poruch, které se projevují především vznikem trhlin a rozrušováním výplně styků. Za hlavní zdroj poruch lze považovat proměnlivou a nízkou pevnost v tahu ve styčné spáře dílců a výplně styků. K porušení styků může docházet nejen dosažením mezní únosnosti, ale i dosažením mezního přetvoření.

Základem výpočetních modelů montovaných stěnových systémů jsou pracovní diagramy styků stěnových dílců – zejména diagramy závislosti T x δ svislých styků namáhaných smykem a N x ε vodorovných styků stěnových a stropních dílců. Složitý mechanismus působení styků při stálém nebo proměnném zatížení v sobě zahrnuje různé dílčí vlivy rozdílné podstaty a významu. Jak již bylo uvedeno, styky jsou zpravidla nejslabším článkem celého nosného systému. Pracovní diagramy styků pro příslušné konstrukční uspořádání a řešení lze získat na základě teoretické analýzy nebo experimentálním vyšetřením. Zavedení fyzikálních závislostí chování styků, spolu s vytvářením výstižnějších výpočetních modelů nosného systémů, umožňuje řešit otázky související s posouzením systému po překročení meze pružných deformací ve spojovacích vazbách. Pro montované stěnové systémy je charakteristický mechanismus přetvářeni a porušování, při němž se stěnové dílce posunují ve stycích porušených trhlinami, v tzv. kontaktních plochách. Výsledky a rozbor experimentálního ověření chování styků při opakovaném zatížení ukazují na nutnost zabývat se závislostí statických vlastností styků na čase, obecně sledovat souvislost historie zatížení, tj. časový průběh účinků zatížení z hlediska četnosti a rozsahu nelineárně pružné odezvy styků. Z uvedeného zřetele je nutné rozlišovat účinky zatížení stálých a dlouhodobých jednosměrných a účinky proměnných zatížení jednosměrných nebo střídavých. U účinků stálých a dlouhodobých jednosměrných s malou nebo zanedbatelnou velikostí pohyblivé složky zatížení lze vycházet z předpokladu, že nelineární změny vlastností styků jsou na čase nezávislé. Naopak cyklické a proměnné účinky jednosměrné a zvláště pak střídavé (změna směru zatížení) mohou způsobit po překročení meze úměrnosti dosažení mezního stavu přetvoření a následné porušení konstrukce (cyklická únava, přírůstkové zhroucení). Mezního stavu únosnosti styku (popř. i nosného systému) je v tomto případě dosaženo mezním přetvořením styku (např. δmax), které předchází jeho porušení, tedy nikoli dosažením mezního zatížení (např. Tmax). Porušení styku (spojovací vazby) může v těchto případech nastat již při malých, např. i provozních zatíženích (porušení vynuceným přetvořením). Počet cyklů opakovaného zatížení do porušení styku závisí na velikosti proměnné složky zatížení a jejím poměru ke stálé složce zatížení. Nelineární změny vlastností styků v čase, v závislosti na historii zatížení a plastifikaci, mohou mít zásadní význam pro statickou bezpečnost a životnost nosného systému. V pružné oblasti zkoumané závislosti T x δ, popř. N x ε není třeba sledovat souvislost historie zatížení a statických vlastností styků, pokud nedojde ani při nejnepříznivější kombinaci účinků zatížení k překročení meze úměrnosti závislosti T x δ. U styků bez počáteční trhliny, u nichž byla překročena mez úměrnosti (Nu,el), mohou obdobně jako v případě styků s počáteční trhlinou (tj. trhlina způsobená zpravidla účinkem smršťování a mající obvykle tvar styčné spáry) způsobit postupnou změnu (degradaci) statických vlastností styků, tj. postupné snižování tuhosti styku – uvolňování spojovací vazby v čase – i zatížení pod mezí úměrnosti v závislosti na četnosti výskytu, příčném vyztužení styku, věncové výztuži i tvarování čel stykovaných dílců.

Statické posouzení nosného systému vyžaduje provedení podrobného stavebně technického průzkumu a diagnózy styků nosných dílců. Hlavním předmětem průzkumu vlastností styků je určení a ověření

  • konstrukčního řešení, zejména rozměrů styků, tvarováni čel stykových dílců;
  • kvality betonu dílců a betonu styku (zálivky, výplně ložné spáry apod.);
  • způsobu vyztužení, množství a kvality vyztužení styku;
  • způsobu vyztužení, množství a kvality vyztužení části dílců přiléhající ke styku.

Údaje získané průzkumem je třeba porovnat s příslušnou původní dokumentací daného typu panelových budov.

V rámci průzkumu je třeba provést průzkum následujících styků:

  • svislé styky stěnových dílců;
  • podélné styky stropních dílců;
  • vodorovné styky stěnových a stropních dílců;
  • vodorovné styky obvodových a stěnových dílců;
  • svislé styky obvodových a stěnových dílců;
  • styky stěnových a stropních dílců s betonovými příčkami.

Průzkum je třeba zaměřit zejména na

  • konstrukční, tvarové a materiálové řešení styků;
  • výskyt trhlin a porušení styků;
  • rozrušováni zálivkového betonu a výplně ložných spár;
  • odchylky v provedení spáry (styku) proti výkresové dokumentaci.

U styků mezi jednotlivými stropními dílci je třeba sledovat rozdílnost v průhybech dílců. Rozdílný průhyb může být způsoben rozdílným počátečním přetvořením (průhybem) sousedících stropních dílců před provedením zálivek. V tomto případě styk nemusí být narušen a lze ho klasifikovat jako statický účinný styk. Narušení styku trhlinami s případným drcením a vydrolováním betonu svědčí o nedostatečné smykové únosnosti styku. V závislosti na rozsahu a míře porušení klasifikujeme tento styk jako styk se sníženou, popř. až nulovou smykovou tuhostí styku. U vodorovných styků stěnových a stropních dílců je třeba sledovat způsob a hloubku uložení stropních dílců na stěnové, provedení ložní spáry, její tloušťku po délce stěny a narušení ložné spáry.

Odlupování povrchových vrstev ložné spáry (popř. zhlaví a pat stěnových dílců) svědčí o značné koncentraci tlakových hranových napětí (může být způsobeno zvýšeným dotvarováním betonu styků „stěna – strop – stěna“).

Svislé příčné trhliny v ložné spáře jsou převážně trhliny technologické (způsobené např. mechanickým odstraňováním nadbytečného množství malty po osazení dílce při montáži).

Vodorovné trhliny v kontaktních plochách mezi výplní ložné spáry a dílci jsou dokladem větších deformací nosného systému účinkem zatížení (rozdílné svislé přetváření stěnových dílců sousedících stěn, případně jejich rozdílné sedání, vliv seismických účinků a otřesů). Tyto trhliny však mohou být způsobeny nekvalitní montáží – neuvolnění montážních přípravků (klíny, šrouby), nebo nerovnoměrným svislým přetvářením styku stěna – strop – stěna (tento případ je provázen zvýšenou nerovnoměrností a lokálními koncentracemi tlakových normálových napětí po průřezu styku).

4.1.3.1 Svislé styky nosných stěnových dílců

Mezi hlavní příčiny poruch svislých styků stěnových dílců patří:

  • neúčinné tvarování stykových ploch dílců;
  • nedostatečné vyztužení styku;
  • nedostatečná únosnost stykového betonu;
  • nekvalitní provedení styku (nedostatečné vyplnění styku betonem, popř. jeho zhutnění, nesprávné složení stykového betonu).

U svislých styků stěnových dílců je třeba věnovat zvýšenou pozornost rozlišení svislých (smykových nebo tahových trhlin) a příčných, šikmých trhlin. Vznik svislých smykových trhlin s malým narušením okrajů trhlin svědčí o nedostatečném příčném vyztužení styku a nedostatečné zálivkové výztuži ve styku „stěna – strop – stěna“. Vznik šikmých příčných trhlin ve stykovém betonu je dokladem, že ve styku bylo dosaženo namáhání, které se blíží jeho mezní únosnosti. V obou výše uvedených případech je styk nutno klasifikovat jako styk se sníženou tuhostí.

Poznámka:
Vizuální ověření případného narušení styků trhlinami, drcením stykového betonu a zhlaví dílců vyžaduje odstranění povrchových vrstev stykovaných dílců a betonu styku (spáry) tak, abychom identifikovali případné dodatečné opravy povrchů. Ověření lze provést také speciálními přístroji na bázi ultrazvuku apod.

Trhliny a porušení styků vnitřních nosných konstrukcí s obvodovou konstrukcí jsou v převážné míře důsledkem působení klimatických účinků, zejména pak účinků teploty. Vzhledem k cyklickému charakteru klimatických účinků je velmi obtížné obnovit v plném rozsahu statické vlastnosti těchto narušených styků (únosnost, tuhost). Z uvedeného důvodu se doporučuje klasifikovat tyto styky v závislosti na rozsahu porušení jako styky se sníženou až nulovou tuhostí a při jejich sanaci provést pouze takové opravy styku, které umožní dilatační pohyby mezi obvodovými dílci a nosnou konstrukcí bez negativních důsledků na vzhled spáry. Mimořádnou pozornost je nutné věnovat stavu a způsobu kotvení dílců pomocí kotevních příložek, háků, smyček a svarů.

Jak bylo zmíněno, způsobují zejména opakované – cyklické – účinky pro překročení meze úměrnosti styku (alespoň v jednom zatěžovacím cyklu) postupnou degradaci styku, postupné zvyšování deformací (přetvoření) styků až do úplného porušení styků (nízkocyklická únava, přírůstkové zhroucení). Pro posouzení závažnosti porušení např. svislého styku stěnových dílců trhlinou se uvádí, že experimentálně určené hodnoty relativních posunů (k šířce styku, tj. 100 mm až 150 mm) na mezi úměrnosti δy,u , se pohybují v rozmezí 2·10-2 mm až 1 – 10-1 mm. Trvalá deformace δy,t po překročení δy,u činí 50 až 80 % celkové deformace δy, mezní deformace svislého styku δy,m při dosažení mezního zatížení Tm činí 0,6 až 2,5 mm. Celková deformace v oblasti reziduální únosnosti styku, tj. po překročení mezní únosnosti Tm může dosáhnout 10 až 25 mm. V tomto stadiu působení styk vykazuje tuhost, která je řádu 10-2 proti tuhosti styku v lineárně pružné oblasti (T ∈ (0, Tm), přičemž po překročeni zatížení na mezi úměrnosti Tu tuhost styku klesá na 1/10 – 1/15 počáteční tuhosti styku. Toto snížení tuhosti má výrazný vliv na přírůstky (úbytky) normálových napětí v některých prvcích nosného systému.

Statické posouzení nosného systému lze provést na základě výsledků podrobného průzkumu s uvážením snížených (reziduálních) tuhostí styků, u nichž byly na základě průzkumu zjištěny mechanické poruchy, nebo na základě rozboru zatěžovacích účinků lze oprávněně určit degradaci styků v čase. Tento postup je nutné respektovat, zejména jedná-li se o poruchy způsobené cyklickými, klimatickými účinky. V tomto směru je nutné také navrhovat příslušné stavební úpravy tak, abychom preventivně předcházeli poruchám a neřešili je pouze krátkodobě (např. provedením poddajných styků mezi obvodovými dílci a vnitřní nosnou konstrukcí apod.).

Tuhost styku při působení opakovaného zatížení závisí na počtu cyklů – je proměnná, klesající. Zvětšující se deformace styku v každém následujícím cyklu zatížení, tj. postupující plastifikace styku – jako důsledek opakovaného účinku zatížení – mají za následek postupné snižování tuhosti (účinnosti) styku až na hodnotu lim Kop,i, která je dokonce nižší než tuhost styku při dosažení mezního monotónně vzrůstajícího zatížení Ku,m.

Prevencí před vznikem poruch a snižováním tuhosti styků vystavených účinkům cyklického opakovaného zatížení (zejména účinky teploty, dynamické účinky dopravy, popř. částečně i větru) je zvýšení tažnosti styků vyztužením (zejména zesílení výztuže v oblasti věnců a zálivek, včetně stykování dílců, např. v úrovni horních zhlaví), popř. snížení tuhosti (zvýšením poddajnosti styků vhodnou úpravou). Větším vyztužením lze např. dosáhnout zvýšení Tu,el tak, aby platilo

\begin{gathered}
T_\text{u,el}\gt T_\text{op}
\end{gathered}

Únosnost svislého styku stěnových dílců závisí na

  • způsobu řešení stykových ploch dílců;
  • množství, způsobu a kvalitě vyztužení styku;
  • na kvalitě stykového betonu a betonu dílců;
  • na převázání styku stropními dílci.

Při jednosměrné a zvláště střídavé plastifikaci je nutné sledovat nejen kritérium výpočtové únosnosti odpovídající monotónně rostoucímu zatížení, ale také kritérium přizpůsobení a pevnosti na nízkocyklickou únavu. K tomu je nutné znát počet cyklů a velikost odpovídajících plastických reverzí za celou dobu projektované životnosti nosného systému.

Poznámka:
Smršťováním betonu zpravidla vznikají ve svislých stycích vlasové trhlinky, zřetelné hlavně uprostřed výšky podlaží. Objevují se spíše tehdy, když vodorovná výztuž svislých styků není rovnoměrně rozdělena po výšce podlaží. Pro budovu nepředstavují zpravidla závažnější nebezpečí z hlediska statické funkce nosné konstrukce. Po několika letech existence budovy se rozvoj zpravidla ustálí.

Objemové změny způsobené kolísáním teploty vyvolávají poruchy v místech, kde se stýkají vnitřní a vnější konstrukce. Je to hlavně styk vnitřní a štítové stěny. Trhliny jsou dobře patrné, nápadnější v nejvyšších podlažích a ze svého svislého směru někdy vodorovně vybíhají pod stropní panel. Vzhledem ke stále se opakujícím změnám vinou teplotních proměn mají tendenci k trvalému rozšiřování a vydrolování. Jejich vzniku popřípadě šíření nelze dost dobře čelit jinak než účinnou tepelnou izolací obalových konstrukcí. Jestliže je zmíněnými trhlinami postižen svislý styk výztužné stěny situované v krajním poli panelové budovy, může to mít nezanedbatelný vliv na její celkovou tuhost.

K poruchám svislých styků mezi stěnovými panely dochází také v případech, kdy neoslabený panel sousedí s panelem, v němž je dveřní otvor umístěn nedaleko stykovaného okraje panelu, takže mezi stykem a dveřním otvorem zůstává jen poměrně úzký pilířek. V pilířku je značně větší tlakové napětí, způsobené zatížením vnášeným stropní konstrukcí, než v plném panelu, styčné boky obou panelů mají tendenci nestejně se deformovat, styk je namáhán smykovými silami. K tvorbě trhlin jsou náchylnější styky s hladkou styčnou spárou než styky s hmoždinkami. Nejvíce poškozeno bývá nevyšší podlaží, směrem dolů jsou poškození menší. Postupem času s ukončením dotvarování betonu se šíření trhlin zastavuje. Pokud nedošlo k takovému poškození styku, jež by do značné míry znehodnotilo jeho funkci, lze trhliny zpravidla opravit. K obdobnému porušení by došlo také tehdy, jestliže by vedle sebe byly osazeny stěnové panely s podstatně odlišnými přetvárnými vlastnostmi způsobenými růzností materiálu nebo podobně.

Poruchy styků mezi stěnovými panely objevující se pouze v nejnižších podlažích bývají způsobeny nerovnoměrným sedáním základů, které však po několika letech ustává. K poruchám tohoto druhu dochází velmi zřídka, jejich závažnost závisí na konkrétních okolnostech jednotlivých případů.

4.1.3.2 Vodorovné styky stěnových a stropních dílců

Únosnost styku stěnových a stropních dílců ovlivňují tyto činitele:

  • pevnost materiálů tvořících styk;
  • způsob, množství a kvalita vyztužení styku a dílců;
  • způsob uložení stropních dílců ve styku;
  • tvar čel stropních dílců;
  • vlastnosti a výška ložné spáry.

Většina řešení styků má vzhledem ke své počáteční tuhosti před vznikem trhlin vlastnosti monolitického styčníku. Styky však nemají, zejména ve styčných plochách mezi dílci a výplní styku, dostatečnou pevnost v tahu, aby byly schopné přenášet namáhání, vyplývající z jejich působení – tuhosti. Proto dochází zpravidla ve styčných plochách předčasně ke vzniku trhlin již při zatížení (kritické zatížení), které je zlomkem zatížení při úplném porušení (mezní zatížení). Způsob, množství a kvalita vyztužení styku a dílců mohou podstatně ovlivnit velikost kritického i mezního zatížení.

Při vyšetřování napjatosti a deformace nosného systému montovaných stěnových systémů se doporučuje přihlédnout zpravidla k odlišným deformačním a přetvárným vlastnostem výplně ložné spáry a styku stěnových a stropních dílců v porovnání se stěnovými dílci.

Z rozboru pracovních diagramů závislosti poměrných deformací styků a dílců, při zatížení dostředným tlakem (σy x εy, σy x εx, resp. N x εy, N x εx) vyplývá, že styk prakticky již od počátku nebo od určitého zatížení (dále označeného Nk) vykazuje v porovnání se stěnovými dílci poměrně velké svislé i vodorovné deformace εyεx v porovnání se svislými deformacemi přiléhajících stěnových dílců. Větší hodnoty poměrných deformací styku εy,s proti deformaci stěny εy,st svědčí o menší tuhosti styku při namáhání tlakem.

Hlavní příčiny menší tuhosti v tlaku lze spatřovat především

  • v menším modulu pružnosti Ez stykového betonu oproti modulu pružnosti Est betonu stěnových dílců;
  • v menším modulu pružnosti Em výplně ložných spár;
  • v nedokonalém kontaktu stěny a výplně ložných spár;
  • ve výskytu tahových normálových napětí + σx spolu se vznikem trhlin ve styku, které vznikají bud‘ následkem působeni napětí + σx, nebo ještě před zatěžováním vinou objemových změn způsobených především smršťováním stykového betonu.

K výraznému poklesu tuhosti styku v porovnání s tuhostí stěny dochází zejména od určitého, tzv. kritického zatížení styku v tlaku Nk, při němž vznikají ve styku svislé trhliny. Tuhost styku v tomto stadiu lze stanovit podle výsledků experimentálních zkoušek nebo se spokojit s přibližným teoretickým stanovením tuhosti styku, jež platí pouze pro počáteční oblast intervalu (NkNu), kde Nu je mezní zatížení styku v tlaku.

Při nedostatečném příčném vyztužení zhlaví stěnových dílců se rozšíří trhliny ze styku do zhlaví a paty stěnových dílců, současně dochází ke vzniku a rozvoji nových svislých trhlin ve styku až do jeho úplného rozrušení, které je provázeno „rozštěpením“ paty a zhlaví dílců. Snížení tuhosti stěny v oblasti styku „stěna – strop – stěna“ může mít závažné důsledky zejména vzhledem k namáhání svislých styků mezi stěnovými dílci s rozdílným řešením vodorovných styků.

Deformace vodorovných styků, jak ukazují např. experimentální zkoušky, mohou být 5 až 10x vyšší než deformace stěnových dílců. Tyto velké deformace jsou způsobeny především nedokonalým kontaktem stěnových dílců a styků (ložných spár), výskytem vzduchových mezer, vznikem plastických deformací a porušením betonu v oblastech kontaktu stěnových dílců a styku. Podrobná měření prokázala i značnou nestejnorodost, především jakosti výplně ložných spár (rozdíl pevnosti byl 25 až 35 %).

Snížení, resp. vyloučení především přídatných smykových sil ve spojovacích prostředcích vyžaduje, aby vodorovné styky v rámci jednotlivých stěnových pilířů nebo pilířů vzájemně spojených tuhým spojovacím prostředím měly stejné konstrukční i materiálové řešení vždy v rozsahu jednotlivých podlaží. Při provádění průzkumu je nutné věnovat pozornost zjištění jakosti betonu styku a výplně ložných spár, prověření kontaktu stěnových dílců a styku.

Poznámka:
Poruchy vodorovných styků nosných stěn se zpravidla vyskytují jen ojediněle, avšak jejich závažnost může být ze statických hledisek velmi vysoká. Příčinou bývá kombinace několika nepříznivých činitelů, např. nedodržení předepsané pevnosti betonu dílců, nedostatečná vodorovná výztuž stěnových panelů při horních a dolních okrajích, nedodržení technologie montáže (např. neúplné vyplnění stykovým betonem při montáži stěnových panelů na stavěcí šrouby, popř. klíny) apod. Extrémní nebezpečí nastává v případě drcení betonu, resp. „roztržení“ stěnového dílce v místě lokální podpory (např. neuvolněný montážní šroub, klín apod.).

4.1.4 Stropní dílce a styky

Poruchy stropních konstrukcí se nejčastěji projevují nadměrnými deformacemi, přetvořením (průhyby) a trhlinami (tahové a smykové trhliny), boulením, porušováním nebo rozpadem podlahových konstrukcí (vinou nadměrných deformací stropní konstrukce nežádoucím spolupůsobením se stropní konstrukcí apod.).

Hlavní příčinou těchto poruch je:

  • nedostatečná únosnost popř. tuhost stropní konstrukce;
  • přetížení stropní konstrukce, celkově nebo místně;
  • nekvalitní provedení, není dosaženo navrhovaných parametrů (kvalita materiálů, rozměry;
  • konstrukční uspořádání, vyztužení apod., pokles nebo vychýlení podpor, nadměrné deformace a poruchy základových konstrukcí, deformační účinky způsobené teplotou a vlhkostí;
  • neodborné zásahy, mechanické poškození;
  • degradační procesy, koroze a rozpad materiálů;
  • rozdílné statické působení oproti předpokládanému;
  • dynamické účinky, otřesy apod.

Nadměrné deformace stropních konstrukcí způsobují následné poruchy navazujících konstrukcí, zejména podlahových, podhledových, vestavěných stěn a příček apod.

Poruchy stropních konstrukcí se mohou také projevovat plísněmi, zvýšenou místní vlhkostí, výkvěty. Převážně jsou tyto poruchy způsobeny vadami projektové dokumentace v oblasti tepelné techniky. Výskyt těchto poruch je nejčastější na stropních konstrukcích nejvyšších podlaží, ve styku nebo poblíž obvodových konstrukcí, nad nejnižším podlažím, na stropních konstrukcích, které jsou ve styku nebo tvoří rozhraní vnitřního a vnějšího prostředí.

4.1.4.1 Stropní konstrukce panelových budov

Montovaná stropní deska je vytvořena ze stropních dílců spojených ve stycích mezi bočními a čelními plochami dílců. Statické vlastnosti těchto styků určují zvláštnosti chování montovaných stropních desek. Nejčastějším případem je spojení stropních dílců prostřednictvím stykového betonu nebo cementové malty uložené mezi čela a boky dílců. Hlavní, popř. rozdělovací výztuž bývá ve stycích spojena jen v ojedinělých případech. Zpravidla jsou prostřednictvím háků nebo příložek z betonářské oceli spojována montážní oka sousedních – protilehlých dílců.

Prostřednictvím styků mezi stropními dílci dochází k jejich vzájemnému spolupůsobeni, jehož kvalita a velikost jsou především závislé na statických vlastnostech styků, tj. tuhosti a únosnosti. Při posuzování styků mezi stropními dílci i dílců samotných je nutné vycházet jednak z celkového uspořádání stropní desky a statických vlastností styků, jednak ze způsobu zatížení a uložení stropní desky. Ze statického hlediska lze styky mezi stropními dílci klasifikovat jako přímkové klouby. Tomu odpovídá řešení, při němž styčné plochy stropních dílců jsou opatřeny ozuby v podélných drážkách a výztuž uložená do styků, popř. zabudovaná do dílců; a spojená ve stycích, zabraňuje vzájemnému oddalování dílců (přenáší tahová napětí). Takto vytvořenou stropní desku lze posuzovat jako desku s přímkovými klouby v místech styků dílců. Podle způsobu uložení na svislou nosnou konstrukci posuzujeme desku jako kloubově uloženou, spojitou nebo částečně vetknutou na dvou, třech nebo čtyřech stranách.

Požadavky na tvarové řešení stykových ploch dílců, na množství a způsob vyztužení stropní desky v podélném a příčném směru určovaly ustanovení směrnice [3], čl. 4.5 až 4.9 a čl. 4.18. Podle těchto ustanovení musely být boční plochy stropních dílců tvarované tak, aby zajišťovaly spolupůsobení sousedních dílců. Podélná a příčná výztuž stropní desky musí přenést tahovou sílu o velikosti 15 kN/m‘ obvodu stropní desky, pokud nejsou výpočtem stanoveny jiné hodnoty (vyšší). Vodorovné síly ve stropní desce vznikají při působení účinku vodorovného zatížení větrem, účinku svislého zatížení, účinků objemových změn a účinku rozdílného sedání. Vyztužení stropní desky je nutné navrhnout tak, aby byla zajištěna statická bezpečnost a spolehlivost systému proti působení účinků mimořádných zatížení. Statická bezpečnost proti působení mimořádných zatížení havarijního rázu je především určována schopností plastických přetvoření styků tak, aby byly schopné absorbovat energii během krátkého působení většiny mimořádných zatížení a plnily svou funkci i při velkých deformacích a posuvech dílců.

Stropní dílce používané v dnešních panelových soustavách jsou buď plné, nebo dutinové, navrhované jako prosté nosníky podle ČSN 73 1201, resp. ČSN 73 2001 před revizí.

Na kvalitě stropních dílců se vedle technologických vlivů a stáří v době zabudování podílí historie zatížení. Z hlediska historie zatížení jsou rozhodujícími časovými předěly doba montáže a doba zmonolitnění podélných spár stropních dílců. Do uložení dílce na stavbě byl pro určení hodnot momentů rozhodující způsob zavěšení dílců při jejich zvedání, způsob uložení dílců na skládce, případně jiný způsob manipulace s dílcem (překlápění). Od okamžiku uložení dílce v montovaném objektu je pro určení hodnoty momentu rozhodující již skutečný způsob podepření dílce. Jednotlivé dílce se však vzájemně neovlivňují. Po provedení zálivek podélných spár, resp. po dosažení potřebné únosnosti těchto zálivek, dochází k vzájemnému spolupůsobení dílců stropní tabule a při dalším zatížení dochází k plnému uplatnění podmínek odpovídajících zmonolitnění a skutečnému uložení celé stropní desky.

V krátkém časovém úseku po zmonolitnění spár je hodnota momentu pro návrh výztuže dána součtem momentu pro zatížení s počátkem působení před zmonolitněním (prostý nosník, uložení na třech stranách) a momentu od zatížení s počátkem působení po vytvoření přímkových kloubů.

Dlouhodobé dotvarování dílců probíhalo v případě staticky účinných styků již v podmínkách odpovídajících zmonolitněné stropní desce. Účinky zatížení působících před zmonolitněním stropní desky byly postupně redistribuovány mezi jednotlivými dílci prostřednictvím staticky účinných styků.

V limitním případě můžeme předpokládat, že po skončení dotvarování působí v dílcích ohybový moment závislý na celkovém zatížení, určený za předpokladu „zmonolitnění“ stropní desky.

4.1.4.2 Statické posouzení stropní panelové konstrukce

Pro statické posouzení stávající stropní konstrukce je nutné provést podrobný stavebně technický průzkum, který by měl obsahovat zejména:

  • rozměrové parametry stropních dílců a konstrukce;
  • uložení stropních dílců na nosnou konstrukci;
  • celkové uspořádání stropní desky a způsob jejího podepření včetně zahrnutí tzv. primárně nenosných konstrukcí (stanovení výstižného výpočetního modelu konstrukce);
  • stanovení velikostí dlouhodobých a krátkodobých účinků působících na stropní desku (stanovení výstižného výpočtového modelu konstrukce);
  • určení kvality betonu dílců;
  • určení kvality betonu styků stropních dílců;
  • určení plochy, množství a kvality výztuže dílců a styků;
  • určení deformace a přetvoření stropní desky (při určení deformací a přetvoření vycházíme z předpokladu, že stropní konstrukce v počátečním stavu byla rovinná);
  • směr, průběh a velikost trhlin ve stropních dílcích a ve stycích;
  • lokální poškození dílů, především drcení a odlupování betonu krycích vrstev, příp. korodující výztuž.

Stav styků lze hodnotit z vizuálního stavu spáry a zejména z rozdílů vzájemných průhybů sousedících dílců. Stejný průhyb sousedních dílců charakterizuje účinné přenášení svislých posouvajících sil a dává předpoklad pro provedení výpočtu za předpokladu zpřesněných vstupních podmínek výpočtu.

Poznámka:
Nejběžnější poruchou je rozevírání podélných styčných spár mezi jednotlivými stropními panely. Jde tu o nedokonalé působení bočních styků, které nejsou způsobilé zajistit potřebnou míru spolupůsobení sousedících panelů, a tak i jejich shodný průhyb. Příčiny mohou být velmi rozmanité od nesprávného návrhu stykových ploch přes nedokonalé vyplnění stykovou maltou, rozdílné zatížení panelů, až po jejich nestejné přetváření vlivem rozdílného stáří, odchylné kvality betonu, popřípadě odlišného předpětí apod. K tomu se v nejvyšších podlažích připojují deformace vlivem teplotních účinků. Zamezit vzniku uvedených poruch lze pouze dokonalejším vzájemným spřažením stropních panelů a dobře tepelně izolujícím střešním pláštěm. Nebezpečím pro budovu tyto poruchy v zásadě nejsou, nesporně však zhoršují kvalitu.

Posouzení skutečného průhybu stropní konstrukce v návaznosti na historii doposud působícího zatížení umožňuje analyzovat dosavadní průběh přetvoření a vytvářet si představu o dalším chování konstrukce při působení nového zatížení. Skutečné podepření musí být určováno v závislosti na skutečném stavu, nikoli na původních, značně zjednodušujících předpokladech statických výpočtů. Např. betonová příčka se spárami zalitými betonovou maltou vytváří pro stropní konstrukci podporu, i když v původním statickém výpočtu je uvedeno, že se spolupůsobením příček se nepočítá. Statický výpočet s respektováním všech změn a reálně působících okrajových podmínek lze provést na základě zjištění rozměrových a materiálových charakteristik, určení výstižných výpočtových modelů konstrukce a zatížení. Předmětem statického výpočtu je prověření reálných rezerv stávající stropní konstrukce.

Častým případem, jenž se vyskytuje u mnoha panelových soustav, je uložení krajních stropních dílců na obvodové sendvičové (celostěnové) panely a v některých polích na vnitřní podélné (ztužující) stěny. Jestliže styky mezi stropní deskou a podélně uspořádanými stěnami (obvodovými nebo vnitřními) jsou vyplněny zálivkou (betonovou nebo cementovou), je nutné uvažovat styky jako staticky účinné. Při tomto uspořádání je nutné posoudit vliv podepření stropní desky stěnami uspořádanými v podélném směru a montovanou stropní desku posoudit jako desku kloubově podepřenou na třech nebo čtyřech stranách. Při statickém řešení lze účelně využít i redistribuci namáhání v důsledku spolupůsobení stropních dílců prostřednictvím styků. Důsledkem spolupůsobení stropních dílců je redistribuce zatížení z více zatížených (popřípadě více se deformujících) dílců do méně zatížených dílců, resp. vznik trhlin ve stycích mezi rozdílně zatíženými stropními dílci.

Statický výpočet stropní desky provádíme na základě ukončeného průzkumu objektu metodou konečných prvků s přihlédnutím ke všem zjištěným, reálně existujícím podmínkám (uložení, zatížení, možnost spolupůsobení mezi stropními dílci nebo stropních dílců s jinými konstrukcemi atd.).

4.1.5 Základové konstrukce a spodní stavba

Základová konstrukce je důležitou částí celého nosného systému budovy. Přenáší zatížení z vrchní stavby do základového podloží a zpět reakce základového podloží do vrchní stavby. Návrh vhodné a ekonomické základové konstrukce je velmi složitý problém. Vyžaduje nejen odpovídající znalosti o vlastnostech nosného systému a základového podloží, ale i podrobný rozbor vzájemné interakce a odezvy na vlivy a zatížení působící odděleně nebo současně na obě části celého systému. Základovou konstrukci navrhujeme jako součást celého nosného systému. Využití tuhosti a únosnosti nosného systému při návrhu základů umožňuje jejich hospodárnější návrh včetně přesnějšího stanovení namáhání a deformace v souladu se skutečným působením. V některých případech může však být žádoucí toto vzájemné spolupůsobení omezit na určitou míru. Jde především o vyloučení dynamických účinků přenášených ze základového podloží do vrchní stavby nebo obráceně, o omezení účinků vyvolaných seismickým zatížením, popř. omezení účinků rozdílného sedání nebo obecně přetvoření základové spáry především v nesourodých základových podmínkách, v oblastech s nestálými hydrologickými poměry, v poddolovaných oblastech apod.

Tuhost vrchní stavby je zpravidla řádově větší než tuhost základové konstrukce. V důsledku nižší tuhosti základové konstrukce přebírá vrchní stavba značnou část namáhání způsobeného reakcí základového podloží (účinek vynuceného přetvoření). Redistribuce smykových napětí po výšce systému je výrazně ovlivněna relativní tuhostí vrchní a základové konstrukce.

Poznámka:
Základové podloží, základová konstrukce a vrchní konstrukce stavby tvoří jeden statický celek, v němž jednotlivé jeho části vzájemně spolupůsobí. Základové podloží je neodlučitelnou částí stavby. Geotechnické podmínky mají zásadní vliv na řešení základových konstrukcí. Nedocenění této skutečnosti, nedostatečný geologický průzkum, nesprávné stanovení základních fyzikálně mechanických vlastností zeminy jsou nejčastějšími příčinami poruch staveb, které jsou způsobeny nadměrným sedáním, především pak rozdílným sedáním jednotlivých částí stavby. Pro bezpečné a hospodárné založení musí základová půda splňovat určité základní podmínky a základ konstrukce musí být navržen tak, aby únosnost základové půdy byla dostatečně využita, jinak dochází k jejímu vytlačování podle jedné smykové plochy nebo podle několika smykových ploch. Vzniku smykových ploch a nežádoucímu pohybu základové půdy brání především pevnost základové půdy, která je tedy její hlavní mechanickou vlastností; stavba nesmí být ohrožena nepřípustně velkým nebo nestejnoměrným sedáním. V tomto případě jde o deformaci základové půdy vlivem svislé složky zatížení. Sednutí stavby může také nastat, mění-li se hladina podzemní vody, vznikne-li přitížení v sousedství stavby apod.; další vážnou otázkou je přítomnost podzemní vody v základové zemině. Je nutné sledovat hydrogeologické poměry v prostoru staveniště a alespoň přibližně určit propustnost základové půdy a mechanické účinky, kterými bude voda na ni působit. Pevnost, stlačitelnost a propustnost jsou tedy hlavními mechanickými vlastnostmi základových půd. Jelikož tyto mechanické vlastnosti jsou podmíněny ještě dalšími vlastnostmi hornin a zemin, zjišťujeme mimo geologickou povahu i popisné a fyzikálně mechanické vlastnosti základových půd.

V průběhu výstavby panelových domů byly používány následující druhy základových konstrukcí:

  • a) Založení na základových pásech (nejčastěji železobetonové, popř. betonové s konstrukční výztuží, se základovou spárou na rostlém terénu, popř. na zhutněném štěrkopískovém polštáři).
  • b) Založení na základové desce (s tímto způsobem založení panelových domů se lze setkat ojediněle).
  • c) Založení na pilotách s roznášecím prahem (základ je tvořen vrtanými širokoprofilovými pilotami, v některých případech tzv. krátkými vrtanými pilotami a roznášecím železobetonovým prahem monolitickým popř. montovaným).
  • d) Založení na tenké desce (železobetonová deska tj. 200 až 250 mm s příčnou výztuží pod nosnými stěnami při dolním povrchu základové desky zasahující do 1/4 modulové vzdálenosti nosných stěn a podélnou výztuží v oblasti uložení nosných stěn).
  • e) Nespojité založení (var. 1 – založení na přerušovaných železobetonových monolitických, častěji montovaných základových pásech uložených na zhutněné štěrkopískové lože, var. 2 – založení na vrtaných širokoprofilových pilotách bez základových prahů, var. 3 – založení na krátkých širokoprofilových pilotách bez základových prahů).
  • f) Založení na monolitické „krabicové“ konstrukci tvořící současně podzemní podlaží.

K charakteristickým vadám základových konstrukcí patří:

  • Chybný návrh základové konstrukce v důsledku chybného geologického průzkumu základového podloží, nedostatečné dimenze základových konstrukcí, nesprávné hloubky založení, nedostatečné zohlednění nestejnorodosti základového podloží, nedostatečné zohlednění hydrologických a klimatických podmínek, zanedbání okolních základových podmínek.
  • Zanedbání interakce vrchní stavby, základové konstrukce a základového podloží.
  • Nekvalitní provedení základové konstrukce (nesprávně ošetřená základová spára, zvětralá základová spára, nerovnoměrné zhutnění nebo tloušťka podzákladových polštářů a vrstev apod.).
  • Chybná úprava okolního terénu (snížení terénu u základů, nesprávné odvodnění terénu, nedostatečná ochrana proti agresivním podzemním vodám, podmáčení vinou chybně zaústěných dešťových svodů).

Poruchy základových konstrukcí jsou obecně způsobeny změnou tvaru základové spáry:

  • zakřivením základové spáry (konkávní, konvexní), natočením základové spáry, nestejným stlačením základové spáry, pohybem základového podloží apod. Příčin těchto změn je celá řada a v praxi se můžeme setkat i s jejich vzájemnou kombinací. Poruchy základových konstrukcí mohou být způsobeny i jejich nekvalitním provedením, změnou vnějších podmínek apod.

Mezi hlavní a možné příčiny způsobující poruchy v základových konstrukcích a v důsledku toho i ve vrchní stavbě lze zahrnout:

  • nedostatečnou únosnost v základové spáře v důsledku např. nedostatečného nebo chybného geologického průzkumu základového podloží;
  • výraznou nestejnorodost základového podloží s velkými rozdíly fyzikálně mechanických vlastností (únosnost, stlačitelnost, propustnost, soudržnost apod.);
  • změny geotechnických, hydrologických a klimatických podmínek (změna výšky hladiny spodní vody, podmáčení základové spáry, srážkovou vodou, vodou z potrubí, snížení terénu v okolí stavby, nová výstavba v okolí stavby apod.);
  • zanedbání okolních základových poměrů, případně jejich změna v čase (nová okolní zástavba, pohyb základového podloží, vytlačování základové zeminy, účinky okolní dopravy a činnosti, pohyb sváženého terénu po vodonosných vrstvách, sesuvy v poddolovaném území, cyklické provlhání a vysušování základové zeminy s velkým obsahem jílů, provlhání sprašových zemin apod.);
  • nesoulad mezi návrhovým a skutečným zatížením základové konstrukce (změna zatížení, modernizace, dostavba, přetěžování a koncentrace zatížení, změna provozu a funkce budovy);
  • změna klimatických resp. vnějších podmínek (obnažení základů popřípadě základové zeminy, zásahy do okolního terénu, podmáčení, vysychání a promrzání základového podloží);
  • nesprávný návrh základových konstrukcí (nedostatečná dimenze, rozdílný způsob založení jednotlivých vzájemně „neposuvně“ spojených částí budovy, rozdílná hloubka založení apod.);
  • nekvalitní provedení základové konstrukce (nesprávně ošetřená základová spára, zvětralá základová spára, nedostatečně a nestejně zhutněné, nestejně vysoké podsypové vrstvy, nekvalitní provedení základů apod.);
  • zanedbání interakce vrchní stavby a základové konstrukce; okolní vegetaci.

Účinek rozdílného sedání, zakřivení tvaru základové spáry, nadměrného sedání se velmi často projevuje vznikem poruch na vrchní stavbě. Vrchní stavba je v tomto případě zatížena rozdílnou deformací – zatlačení, natočení – jednotlivých svislých prvků – účinek vynucené deformace a přetvoření. V závislosti na poměru tuhosti a pevnosti vznikají v konstrukci nadměrná přetvoření (konstrukce má malou tuhost, je dostatečná poddajná), nebo dochází ke vzniku poruch projevujících se trhlinami, drcením a porušováním materiálu konstrukce (konstrukce má velkou tuhost, avšak malou, neodpovídající pevnost).

Nejčastější příčinou poruch základových konstrukcí a vrchní stavby je nerovnoměrné sedání způsobené nerovnoměrným stlačením základového podloží. Velikost stlačení základové zeminy a časový průběh sedání závisí na několika činitelích, především na:

  • hloubce založení;
  • rozměrech a uspořádání základových konstrukcí;
  • na složení a fyzikálně mechanických vlastnostech zeminy základového podloží;
  • velikosti a způsobu zatížení základové spáry;
  • na hydrologických podmínkách v základovém podloží a jejich změnách v čase.

Nestejnost (kvalitativní i kvantitativní) uvedených činitelů je pak jednou z hlavních příčin nestejného sedání, které předchází vzniku poruch v základové konstrukci a zpravidla i ve vrchní stavbě. Prevencí poruch je podrobná analýza hlavních vlivů a činitelů způsobujících změnu tvaru základové spáry a odpovídající konstrukční řešení nosného systému, základů a ostatních konstrukcí.

K nejčastějším projevům vad a poruch základových konstrukcí patří:

  • smykové, popřípadě tahové trhliny ve svislých stycích stěnových dílců, resp. obvodových dílců, situované zejména v nejnižších podlažích, kde trhliny dosahují největší šířky;
  • smykové trhliny v nadpražích nosných stěnových dílců, přičemž největší šířky dosahují trhliny v nejnižších podlažích;
  • smykové trhliny ve stycích, popřípadě v nadpraží a parapetech obvodových dílců nejnižších podlaží;
  • smykové trhliny mezi obvodovými vnitřními dílci, které dosahují největší šířky v nejnižších podložích;
  • deformace a narušení podlah v nejnižším podlaží s viditelným poklesem u nosných stěn („protlačení“ nosných stěn);
  • narušení podlahových či stropních konstrukcí, resp. jiných vazeb mezi svislými konstrukcemi s rozdílným způsobem založení, např. mezi výtahovou šachtou založenou na desce a stěnami založenými na pásech apod.;
  • narušení styků mezi nástupním schodišťovým ramenem v nejnižším podlaží, podestou a přiléhající stěnou;
  • narušení příček a vestavěných konstrukcí v nejnižším podlaží;
  • naklonění budovy jako celku, provázené dalšími poruchami, zejména styků nosných dílců a vestavěných konstrukcí.

4.1.6 Schodiště, výtahová šachta

V průběhu realizace panelové výstavby byly u jednotlivých stavebních soustav používány následující druhy schodišťových konstrukcí:

  • prefabrikované podesty + prefabrikované desky schodišťových ramen + podestové nosníky (monolitické schodišťové stupně byly nabetonovány na prefabrikované desky schodišťových ramen, povrch stupňů byl upraven jako lité broušené teraso);
  • prefabrikované podesty + prefabrikovaná schodišťová ramena se schodišťovými stupni;
  • prefabrikované jednoramenné schodiště se schodišťovými stupni (dvakrát zalomená schodišťová konstrukce schodišťového ramene s podestami).

K nejčastějším projevům vad a poruch prefabrikovaných schodišťových konstrukcí patří:

  • způsob uložení schodišťových podest i ramen vytváří akustické mosty, kterými se přenáší hluk ze schodiště do přilehlých bytů – vada projektové dokumentace, schodišťová konstrukce nesplňuje požadavky ochrany proti hluku;
  • vznik trhlin mezi schodišťovým ramenem a schodišťovými podestami – vada projektové dokumentace, nesprávné řešení styku, který staticky působí jako kloub, vyplnění celého styku cementovou maltou neumožňuje realizovat projektované statické působení styku;
  • vznik trhlin mezi schodišťovými rameny a schodišťovými stěnami – vada projektové dokumentace, nesprávné řešení styku vyplněného cementovou maltou neumožňuje realizovat „volný“ průhyb schodišťového ramene;
  • narušení povrchové úpravy schodišťových stupňů – vada projektové dokumentace, nesplňuje požadavky požární bezpečnosti.

V rámci rekonstrukce a modernizace panelových domů je nutné uvedené vady a poruchy odstranit a nahradit řešením, které bude splňovat požadavky funkční způsobilosti.


4.2 OBALOVÉ A PŘEDSAZENÉ KONSTRUKCE PANELOVÝCH DOMŮ

Prefabrikované obvodové dílce byly v dříve realizovaných stavbách navrhovány ve dvou konstrukčních variantách:

  • jednovrstvé obvodové dílce, převážně z lehkých betonů nebo keramických tvarovek (keramzitbeton, struskobeton, cihlobeton, pórobeton, škvárobeton, struskopemzobeton, keramické zdivo apod.);
  • vícevrstvé obvodové dílce s „neposuvným“ spojením vrstev (beton obyčejný lehký, pěnové sklo, škvárobeton, pazdeří, minerální vlna, calofrig, polystyren apod.);
  • vícevrstvé obvodové dílce s „posuvným“ spojením vrstev (tzv. sendvičové dílce nejčastěji v provedení – beton, polystyren, beton).

Tloušťka tepelné izolace byla navrhována v souladu s platnými tepelně technickými předpisy, např. tloušťka polystyrénu ve vícevrstvých, tzv. sendvičových obvodových dílcích se postupně měnila od 40 mm až do 100 mm. Hlavní funkcí obalových konstrukcí je ochrana a zajištění pohody vnitřního prostředí před účinky a vlivy vnějšího prostředí.

Obalové konstrukce jsou vystaveny zejména:

  • účinkům a vlivům vnějšího prostředí;
  • změnám teploty;
  • změnám vlhkosti, přímému působení vody;
  • účinkům záření;
  • chemickým a biologickým vlivům vnějšího prostředí;
  • účinkům svislého a vodorovného zatížení;
  • účinkům rozdílného sedání základů;
  • dynamickým účinkům a otřesům;
  • geologickým účinkům.

Tyto účinky se mohou projevit viditelně v době životnosti objektu vznikem poruch obalových konstrukcí, přičemž zmíněné poruchy mohou mít i přímou souvislost s vadami těchto konstrukcí vzniklými v průběhu jejich výroby a realizace.

Závažnost vad a poruch obalových konstrukcí zjištěných v rámci stavebně technického průzkumu posuzujeme zpravidla vzhledem k požadovaným tepelně technickým, hydroizolačním a akustickým vlastnostem. V řadě případů je nutné posoudit vyskytující se vady a poruchy i ze statického hlediska. Významnou skutečností v současné době je výrazné zvýšení normativních požadavků na tepelnou izolaci obalových konstrukcí oproti požadavkům platným v době realizace panelových budov.

Poznámka:
První norma, která formuluje požadavky na tepelně izolační vlastnosti stavebních konstrukcí, ČSN 73 0540 Tepelně technické vlastnosti stavebních konstrukcí, nabyla platnosti v říjnu 1965.

V předcházejícím období se při navrhování obvodových zděných konstrukcí vycházelo z ustanovení stavebních řádů a na ně navazujících zákonů. Stavební řád z roku 1886 požadoval, aby obvodové konstrukce měly tloušťku minimálně 450 mm. Tepelný odpor stěny z plných cihel o celkové tloušťce 450 mm byl následně definován jako základ nejmenších tepelných odporů v ČSN 73 0540, kdy pro obvodové stěnové konstrukce byla předepsána hodnota RN = 0,6 m2h °C kcal-1.

V roce 1979 se dále zvýšily požadavky na tepelný odpor na hodnotu Rn =0,95 m2 KW-1 a současná ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov (1994) definuje minimální tepelný odpor obvodové konstrukce RN = 2,00 m2 KW-1. Normativní požadavek na tepelně technickou kvalitu obvodové stěny rekonstruovaného objektu byl poprvé obsažen ve změně 4 ČSN 73 0540 (1992), podle něhož činí minimální tepelný odpor obvodové stěny RN = 1,2 m2 KW-1. Podobně se zvýšily požadavky na tepelný odpor plochých střech z původní hodnoty RN = 1,1 m2h °C kcal-1 (1965) na hodnotu RN=3,0 m2 KW-1 (1992).

Na rozdíl od výrazného zvýšení požadavků na tepelný odpor neprůsvitných obvodových konstrukcí (přibližně čtyřnásobně), požadavky na průsvitné obvodové konstrukce se výrazně nezměnily (Rmin = 0,27 m2 KW-1 – 1979, k = 3,7 Wm-2 K-1). V roce 1992 se požadovaná hodnota součinitele prostupu tepla změnila na k = 2,7 Wm-2 K-1, v r. 1994 – k = 2,9 Wm-2 K-1. Z porovnání tepelných odporů neprůsvitné a průsvitné části obvodových konstrukcí je zřejmý výrazný podíl průsvitných částí na tepelných ztrátách (při k = 2,1 Wm-2 K-1 má okno 5,8x nižší tepelně izolační schopnost).

Požadavky na tepelný odpor obvodových konstrukcí úzce souvisejí se spotřebou energie na vytápění, vyjádřenou hodnotou En = 9,3 MWh·rok-1·byt-1 (ČSN 73 0540 – 1979) resp. Ea = 7,3 MWh·rok-1·byt-1 (ČSN 70 0540 – 1992) a pro rekonstruované budovy En = 9,3 MWh·rok-1·byt-1.

4.2.1 Vady a poruchy obvodových konstrukcí

Obvodové konstrukce a lodžie jsou přímo vystaveny působení klimatických vlivů. Cyklický charakter a všestrannost působení těchto faktorů spolu s degradačními procesy a korozí materiálů urychlovanými zářením, agresivním působením vnějšího prostředí, mikrobiologickými účinky apod. jsou hlavními příčinami vzniku řady poruch a ztráty funkčnosti obvodových a lodžiových konstrukcí. Závažnost uvedených účinků dále zvýrazňuje zpravidla malá poddajnost (vysoká tuhost) prefabrikovaných konstrukcí a jejich styků, která není provázena odpovídající pevností materiálů a konstrukcí. Před rekonstrukcí obvodové konstrukce je nutné provést podrobnou analýzu příčin poruch a závad prefabrikovaného obvodového pláště a z hlediska výsledků analýzy posoudit nově navrhované úpravy a opatření. Bez důkladného posouzení nelze vyloučit opakovaný výskyt poruch. To je jedním z charakteristických znaků cyklického a všestranného působení teploty a vlhkosti.

Mezi závažné vady a poruchy obvodových konstrukcí zařazujeme všechny vady a poruchy, které výrazným způsobem snižují tepelně izolační, hydroizolační nebo zvukoizolační vlastnosti obalových konstrukci. Jsou to vady a poruchy, které se mohou vyskytovat v celém rozsahu obalové konstrukce, případně lokálně pouze v některých částech (např. nároží, ve stycích apod.). Mezi nejzávažnější vady a poruchy obvodových konstrukcí a jejich příčiny patří:

  • Nedostatečné tepelně izolační vlastnosti – kondenzace vodních par na povrchu, zejména v místech tepelných mostů (nadpraží, ostění, kouty, v místě spojovacích prvků a styků apod.), vznik a rozvoj plísní, vysoká energetická náročnost, nevyhovující mikroklima;
  • příčina: nedostatečná dimenze tepelné izolace, nesprávně řešené tepelné mosty.
  • Poruchy povrchů obvodových dílců – odlupování a rozpad povrchových vrstev, vznik a rozvoj smykových a tahových trhlin, zatékání a provlhání v ploše obvodových dílců, koroze výztuže, rozvrstvování a narušování obvodových dílců, narušování styků a spojů;
  • příčina: nesprávná skladba obvodových dílců z hlediska difuze, vysoký difuzní odpor povrchových vrstev, nesprávná skladba a vzájemná vazba jednotlivých vrstev z hlediska mechanických účinků způsobených klimatickými vlivy – vysoký modul pružnosti vnějších vrstev, malá poddajnost spojovacích vrstev, nevhodné vlastnosti a nedostatečná odolnost povrchové vrstvy vzhledem ke klimatickým účinkům a vlivům způsobeným agresivitou prostředí.
  • Rozvrstvování obvodových dílců – oddělování jednotlivých vrstev a porušování spojovacích prvků a adheze;
  • příčina: smykové, resp. tahové normálové síly působící mezi jednotlivými vrstvami a ve spojích, které jsou způsobeny rozdílnou primární deformací jednotlivých vrstev účinkem objemové (délkové) změny v důsledku rozdílných dilatometrických vlastností a vysoké tuhosti (malou poddajností) spojovacích vrstev a spojů.
  • Oslabení a narušení kotvení vnějších vrstev sendvičových dílců – koroze a oslabení ocelových spon a kotev, narušení kotvení ocelových spon;
  • příčina: umístění kotev do kondenzačních zón, provedení kotev z nechráněné oceli, nesprávné provedení a umístění kotevních spon, nekvalitní beton.
  • Poruchy statických styků obvodových dílců – porušení styků nosných vrstev obvodových dílců smykovými a tahovými trhlinami a drcením zálivky styků;
  • příčina: nadměrné cyklické deformace a namáhání styků způsobené klimatickými účinky, v důsledku nedostatečné tepelné izolace vnitřní vrstvy vícevrstvých dílců jsou vystaveny v průběhu roku značně rozdílným teplotám, (tdenní cyklus, trocní cyklus), lineární teploty po průřezu jednovrstvých obvodových dílců.
  • Poruchy těsnících spojů obvodových dílců – ztráta vzduchotěsnosti a vodotěsnosti, zhoršení tepelně izolačních vlastností styků, zatékání, vysoká infiltrace kondenzace v oblasti styků, vznik plísní, energetické ztráty;
  • příčina: nevhodné vlastnosti popř. provedení těsnicích materiálů, ztráta vlastností těsnících materiálů v čase, způsobená degradačními procesy, nepřípustné montážní odchylky a tolerance, nesprávný návrh a řešení spár (použití např. „uzavřených spár“ u sendvičových obvodových dílců, u nichž jsou v důsledku „dilatačního“ připojení vnější železobetonové desky, dilatační pohyby ve spáře podstatně větší a tím i požadavky na pružnost a adhezi např. tmele, než u jednovrstvých dílců u nichž jsou celkové deformace ve spáře v důsledku menší smykové poddajnosti vrstev menší.
  • Poruchy nosných styků obvodových dílců s vnitřní nosnou konstrukcí.
  • Porušení styků trhlinami mezi obvodovými dílci, zhlavím stěnových dílců a přiléhajícími stropními dílci, vysouvání stropních dílců, narušení dílců v průřezech přiléhajících ke stykům, popř. narušení styků vnitřních dílců v návaznosti na obvodový plášť (vznik trhlin mezi stropními dílci, mezi stěnovými dílci apod.), intenzita a rozsah trhlin se zvětšuje směrem k okrajům budovy a k nejvyššímu podlaží (odpovídá průběhu smykových sil – největších hodnot se dosahuje na horním volném konci budovy ve svislém směru a na okrajích ve vodorovném směru);
  • příčina: rozdílné hodnoty zejména teploty, ale i vlhkosti obvodových a vnitřních dílců způsobují značné smykové namáhání styků těchto konstrukcí, cyklický charakter těchto účinků přispívá k progresivnímu rozvoji a šíření trhlin a poruch.

Hlavní příčinou uvedených poruch obvodových konstrukcí je zejména účinek teploty a všestranný účinek vlhkosti. Je však nutné, v souvislosti s analýzou příčin mechanických poruch dílců a styků věnovat pozornost i dalším účinkům. Patří sem účinek rozdílného dotvarování a smršťování, jehož intenzitu zvyšují rozdílné podmínky vnějšího prostředí, jemuž jsou vystaveny obvodové dílce, oproti prostředí, v němž jsou vnitřní dílce, dále účinek zatížení svislého a vodorovného a v neposlední řadě účinek rozdílného sedání budovy. Významnou roli pro selhání styků i poruchy dílců má montážní a výrobní nekázeň (rozdílné stáří dílců, nedodržení technologických postupů, nízká a nestejnoměrná kvalita dílců a styků).

Poznámka:
Poruchy obvodových plášťů se dají dělit na dvě skupiny: poruchy spojení obvodového pláště s vnitřní nosnou konstrukcí a poruchy vlastních dílců obvodového pláště.

Připojení obvodového pláště k nosné konstrukci bývá velmi často narušeno trhlinami zpravidla po celém obvodu jednotlivých panelů. Hlavní příčinou jsou střídavé objemové změny panelů obvodového pláště působené kolísáním vnějších teplot, takže trhliny se i po opravě začnou rozevírat znovu. Nebezpečí spočívá zejména v pronikání srážkové vody dovnitř nebo naopak v zimních období difundujících vodních par směrem ven, a tím umožní korozi kotevních prvků připojujících obvodový plášť k vnitřní konstrukci. Kotevní prvky jsou mimo to nepříznivě namáhány v souvislosti s působením proměnlivých teplot na obvodové panely. Nepřímo pak dochází k porušování vnitřních konstrukcí, jak již bylo zmíněno výše (např. při poruchách styků stěn), škodlivě tu působí i pronikající dešťová voda.

Poruchy dílců obvodového pláště závisí na materiálu panelů; materiálových a konstrukčních řešení existuje celá řada. Příčinou většiny poruch jsou opět objemové změny vinou teplotních zatížení. Dílce se deformují nejen v rovině průčelí (v rovině pláště), ale i kolmo na ni vlivem teplotního rozdílu mezi vnějším a vnitřním lícem. Tak vznikají např. trhliny ve vnější krycí vrstvě sendvičových panelů.

Obvodový plášť je vystaven nejen účinkům teploty a vlhkosti, nýbrž i dalším vlivům vnějšího prostředí, jako je vítr, déšť, sníh, mráz a chemické škodliviny v ovzduší. Bude proto více znehodnocován v extremnějších podmínkách, např. ve vyšších nadmořských výškách, ve městech, v blízkosti chemických, případně i jiných továren apod. Bezprostřední nebezpečí představují poruchy obvodového pláště, který je součástí nosného systému, a poruchy, jež ohrožují lokální stabilitu jednotlivých dílců a jejich částí (např. vnějších „monierek“ apod.).

Působením vnějších zatěžovacích účinků a vlivů, především cyklických klimatických účinků, se často vyskytují na obalových konstrukcích statické poruchy, které mohou jednak snižovat statickou bezpečnost celého nosného systému budovy, mohou lokálně ohrožovat bezpečnost obyvatel, případně mohou být příčinou postupného znehodnocováni tepelně technických, hydroizolačních a akustických vlastností.

Mezi méně závažné vady a poruchy zařazujeme všechny vady a poruchy, které se projevují pouze lokálně a nemají podstatný vliv na tepelně technické, hydroizolační a akustické vlastnosti ani nezpůsobují vznik dalších poruch statických, vznik plísní apod. Vady obalových konstrukcí, které zapříčiňují vznik řady poruch, jsou způsobeny jednak chybným návrhem projektové dokumentace, nekvalitními materiály a jednak samotným provedením těchto konstrukcí (např. mezery mezi tepelně izolačními deskami apod.).

Komplexní návrh rekonstrukce obvodových konstrukcí vyžaduje provedení podrobné analýzy a návrhu opatření z hlediska konstrukčně statických a tepelně technických požadavků. Zvláštní pozornost je třeba věnovat řešení spár (možnost kondenzace vodních par v mezerách mezi tepelně izolačními deskami, popř. v mezerách mezi podkladem a deskami) a interakci provedené kontaktní úpravy a původní obvodové konstrukce. Zvláště u bezesparého provedení kontaktních obkladů, v důsledku rozdílných dilatačních pohybů původní obvodové konstrukce a tepelně izolačního obkladu mohou účinkem teploty vzniknout v povrchové vrstvě trhliny, které lokálně zvýší nasákavost obkladu, následně vlhkost a posléze způsobí narušení povrchové úpravy vnitřním přetlakem vodních par (termodifuze). Negativně se z hlediska namáhání tepelnými účinky mohou projevit zejména tmavé barvy povrchových úprav a dále výrazné rozdíly barev povrchu. Tato problematika vyžaduje provedení statické analýzy. Konstrukci lze modelovat jako vícevrstvou – vnitřní „vrstva“ (původní konstrukce) – kontinuální smykové prostředí (tepelně izolační desky) – vnější „vrstva“ (vrstva omítky vyztužená sítí). Ze statického hlediska jsou optimální omítkoviny s nízkým modulem pružnosti, velkou pevností v tahu a velkou tažností (ductilitou) a tepelně izolační desky s nízkým modulem pružnosti ve smyku, popř. mechanické příchytky s malou ohybnou tuhostí. Při výpočtu je nutné respektovat extrémní povrchové teploty, které výrazně překračují průměrné celoroční teploty, a zejména v případě tmavých odstínů povrchových úprav mohou být příčinou poruch tepelně izolačních obkladů.

Vnější tepelně izolační obklady nekontaktní (odvětrávané), mají zpravidla otevřenou vzduchovou mezeru mezi tepelně izolační vrstvou a vnější krycí deskou. Hlavním úkolem vzduchové mezery je odvedení difundující vodní páry z konstrukce, a tím i zamezení kondenzace vodní páry uvnitř. Umístění nekontaktního obkladu na vnějším líci se příznivě projeví na redistribuci teplot v konstrukci. Z uvedených důvodů jsou nekontaktní obklady spolehlivé a zaručují vysokou životnost.

V současné době existuje celá řada různých řešeni, která se liší konstrukčním, materiálovým a skladebným řešením.

Mezi nejčastější závady okenních výplní patří:

  • nedostatečná těsnost proti přestupu vzduchu (infiltrace);
  • nedostatečná těsnost proti hnanému dešti;
  • nedostatečné tepelně izolační vlastnosti;
  • nedostatečné zvukoizolační vlastnosti (ochrana proti hluku);
  • nevyhovující fyzický stav:
    • ochranných nátěrů;
    • geometrie křídel, popř. okenních rámů;
    • funkce kování;
    • netěsností připojovacích spár okenních rámů;
    • netěsností připojovacích spár okenních tabulí;
    • mechanicky a hnilobou narušených dřevěných konstrukcí, uvolnění styků a spojů, sesychající trhliny, ztráta pružnosti, uvolnění kotvení rámů.

Pro zlepšení těsnosti oken lze aplikovat různé varianty těsnění a podle tvaru použitého těsnícího profilu a konstrukce okna lze těsnící profil osadit do různých poloh, přičemž větrová zábrana by měla být umístěna poblíž vnitřní strany spáry. Zvláštní pozornost vyžadují okna, která jsou extrémně namáhána hnaným deštěm (zejména na západním průčelí budov). Zajištění požadované těsnosti má mimořádný význam pro zlepšení tepelně a zvukově izolačních vlastností okenních výplní.

Pokud je fyzický stav okenní konstrukce dobrý a okno nemá požadované tepelně izolační vlastnosti, je třeba upravit okenní výplně. Současně je nutné provést kontrolu a posouzení funkčnosti kování a navrhnout jeho případné úpravy nebo výměnu. Dále je nutné provést kontrolu rohových spojů rámů okenních křídel a v případě jejich uvolnění navrhnout demontáž a nové sesazení rámů nebo ztužení rohů hmoždinkami, úhelníky apod.

Jestliže stav okenních konstrukcí je nevyhovující, je nutné přistoupit k jejich výměně. K tomuto řešení přistupujeme pouze v těch případech, kdy stav původních otvorových výplní nedovoluje aplikovat dílčí způsoby úprav a rekonstrukce. Rozsah rekonstrukčních a bouracích prací může být významně redukován, pokud lze využít původních okenních rámů nebo jejich částí, které mohou sloužit jako osazovací rám nové okenní konstrukce.

4.2.2 Lodžie

Lodžie jsou konstrukce s nejčastějším a nejrozsáhlejším výskytem poruch. Nosnou konstrukci předsazených lodžií tvoří stěnové dílce probíhající postupně přes celou výšku budovy a kotvené k vnitřním stěnovým dílcům a stropní lodžiové dílce uložené v čelech na stěnové dílce. Stěnové – lodžiové – dílce jsou v tomto případě předsazené před probíhající obvodový plášť.

V jiném řešení jsou lodžiové stěnové dílce „součásti“ obvodového pláště, např. části vnitřních stěnových dílců procházejících z interiéru do exteriéru. V tomto případě jsou vystupující části stěn do exteriéru tepelně izolovány tzv. tepelně izolačními příložkami.

4.2.2.1 Poruchy prefabrikovaných lodžií, projevy poruch, příčiny

Mezi charakteristické poruchy lodžií patří:

  • Nedostatečné uložení lodžiových stropních dílců, bez pozorovatelného narušení styků dílců;
  • příčina: vadné provedení – překročení dovolených montážních a výrobních odchylek a tolerancí, technologická nekázeň.
  • Narušení styku stěnových a stropních lodžiových dílců, porušení a drolení stykového betonu a výplní ložných spár trhlinami, porušení zhlaví stěnových dílců – odlupování hran, vznik svislých tahových trhlin, „vysouvání“ stropních dílců ze styku, postupně se zmenšující uložení stropních dílců;
  • příčina: dilatační pohyby ve svislém a vodorovném směru konstrukce předsazené lodžie způsobené účinkem teploty a vlhkosti, korozivní účinky vlhkosti vinou zatékání do styku, expanzní síly vyvolané korozí výztuže dílců a styku.
  • Narušení styku a kotvení stěnových lodžiových dílců s nosnou konstrukcí budovy, obnažení a koroze kotevní výztuže, narušení dílců v okolí kotevní výztuže;
  • příčina: dilatační pohyby ve svislém a vodorovném směru konstrukce předsazené lodžie při současně nedostatečné poddajnosti spojovací a kotevní konstrukce – vada projektové dokumentace a provedení, nedostatečná ochrana kotevní výztuže, nevhodný materiál spojovacích prvků, konstrukční závady.
  • Povrchový rozpad betonu dílců, obnažování a koroze výztuže, narušování betonu dílců, oslabování výztuže;
  • příčina: nekvalitní beton, nedostatečné krytí výztuže, zatékání srážkové vody.
  • Koroze výztuže;
  • příčina: nedostatečné krytí výztuže.
  • Zatékání vody do styku lodžie s hlavní konstrukcí;
  • příčina: nesprávný sklon potěru na lodžiové desce.
  • Zatékání vody a koroze ocelových kotevních prvků;
  • příčina: netěsnost styku balkónového panelu s obvodovým panelem).


5 SOUHRNNÉ VÝSLEDKY PRŮZKUMU VAD A PORUCH PANELOVÝCH DOMŮ BLOKOPANEL, G 40, G 57, G 57 A, B 70, BP 70, NKS, P 1.11, P 1.21, PS 60, PS 69, SG 60, T 06 B, T 08 B, VVÚ ETA

Základem průzkumu, který se uskutečnil v letech 1995 a 1989-91 byla vizuální prohlídka domů a bytů včetně zakreslení a fotodokumentace poruch a dále dotazník s předem specifikovanou metodikou. Předmětem průzkumu byly bytové objekty realizované v panelové technologii v letech 1955-1990 ve stavebních soustavách G 57, G 57 A, SG 60, T 06 B, T 08 B, VVÚ ETA, PS 60, PS 69, B 70, OP 1.11, OP 1.21. Průzkum byl proveden na 82 domech a 141 sekcích panelových domů realizovaných ve 13. různých stavebních soustavách.

Z konstrukčních závad vizuálně pozorovatelných byly sledovány především trhliny mezi dílci obvodového pláště, oddělení atiky, zatékání a porušení lodžií, trhliny uvnitř objektu – v nadpraží, mezi stěnovými dílci, mezi stropními dílci, mezi vnitřní konstrukcí a obvodovým pláštěm. Výsledky jsou uvedeny v následujících tabulkách a grafech. Uvnitř objektů byly konstrukční závady sledovány zejména ve společných prostorech domů, tj. v chodbách, schodištích, přístupných místnostech. Vzhledem k očekávané větší četnosti závad se vždy zvýšená pozornost věnovala průzkumu posledního podlaží.

Provedený průzkum prokázal, že za hlavní příčiny poruch lze považovat:

  • nedostatečné teoretické i empirické znalosti z oblasti navrhování a realizace panelových konstrukcí;
  • nerespektování zvláštností panelových konstrukcí;
  • závažné vady projektové dokumentace a následnou nekvalitní hromadnou realizaci navržených řešení zahrnujících vady;
  • tvarovou a rozměrovou nepřesnost dílců a celkově nízkou kvalitu dílců a materiálů;
  • nekvalitní výrobu a skladování préfa dílců;
  • montážní nepřesnosti a odchylky, nedodržování montážních předpisů;
  • podcenění geologických účinků;
  • podcenění účinků změny teploty a vlhkosti a vlivů vnějšího prostředí;
  • celkovou kvalitu prací, materiálů a výrobků dílců;
  • zanedbání pravidelné údržby a oprav.

Výskyt jednotlivých skupin poruch na celkovém počtu panelových domů (sekcí), v nichž byl proveden průzkum:

  • poruchy stěnových dílců 42,8 %;
  • poruchy svislých styků stěnových 77,3 %;
  • poruchy svislých styků podélné a příčné stěny 58,9 %;
  • poruchy stropních dílců 7,8 %;
  • poruchy styků stropních dílců 89,4 %;
  • poruchy styků mezi stropními a stěnovými dílci vnitřní konstrukce 66,0 %;
  • poruchy schodišťových dílců 13,5 %;
  • poruchy styků schodišťových dílců 34,8 %;
  • poruchy styků schodišťových dílců s vnitřní nosnou konstrukcí 79,0 %;
  • ostatní poruchy a vady vnitřní nosné konstrukce 32,0 %;
  • poruchy štítových obvodových dílců 22,7 %;
  • poruchy styků štítových dílců 39,7 %;
  • poruchy průčelních obvodových dílců 51,8 %;
  • poruchy styků průčelních obvodových dílců 61,7 %;
  • poruchy atikových dílců 19,9 %;
  • poruchy styků atikových dílců 36,2 %;
  • poruchy styků mezi obvodovými dílci a vnitřní nosnou konstrukcí 83,7 %;
  • poruchy lodžiových dílců 35,5 %;
  • poruchy styků lodžiových dílců 65,2 %;
  • jiné poruchy lodžiových dílců 41,8 %;
  • poruchy střešního pláště 40,4 %;
  • poruchy vodorovné konstrukce nejnižšího podlaží 12,0 %;
  • ostatní poruchy obalových konstrukcí 14,0 %;
  • poruchy okenních výplní a jejich styků s obvodovým pláštěm 55,0 %;
  • poruchy dělících konstrukcí a příček 52,0 %;
  • poruchy dveřních výplní 14,0 %;
  • poruchy povrchů a obkladů konstrukcí 27,0 %;
  • poruchy ostatních kompletačních konstrukcí 46,0 %.

Tab. 5

Procentuální podíl výskytu poruchy v celkovém počtu hodnocených objektů (sekcí)

Obr. 11 Podíly poruch na všech konstrukcích

  • V kategorii „nosné konstrukce“ převažuje podíl výskytu poruch klasifikovaný jako „často“ 46,4%, podíl výraznosti poruchy klasifikovaný jako „výrazná“ 61,1 %, podíl aktivity poruchy klasifikovaný jako „aktivní“ 98,6 % a jako „statická“ 97 %.
  • V kategorii „obalové konstrukce“ převažuje podíl výskytu poruch klasifikovaný jako „často“ 44,7 %, podíl výraznosti poruchy klasifikovaný jako „výrazná“ 65,1 %, podíl aktivity poruchy klasifikovaný jako „aktivní“ 95,7 % a jako „statická“ 52,5 %.
  • V kategorii „kompletační konstrukce“ převažuje podíl výskytu poruchy klasifikovaný jako „často“ 55,7 %, podíl výraznosti poruchy klasifikovaný jako „výrazná“ 81,9 %, podíl aktivity poruchy klasifikovaný jako „aktivní“ 95,2 % a jako „nestatická“ 78,1 %.

U všech zkoumaných objektů činí podíl poruch vnitřních nosných konstrukcí 38 %, obalových konstrukcí 26% a nenosných kompletačních konstrukcí 36 % na celkovém výskytu poruchy

Uvedený procentuální podíl výrazně přesahují:

  • v kategorii „Nosná kontrukce“ soustavy Blokopanel 62 %, B 70 a B 70 59 % a P 1.21 52 %;
  • v kategorii „Obalové konstrukce“ soustavy Blokopanel 38 % a SG 60 33 %;
  • v kategorii „Nenosné kompletační konstrukce“ soustavy PS 60 53 %, B 70 48 %, G 57 A 47 % a G 57 43 %.

U jednotlivých skupin poruch konstrukcí a zařízení panelových budov byly zjištěny dále uvedené poruchy a statistickým vyhodnocením stanoven podíl těchto poruch na sledovaném souboru:

Poruchy stěnových dílců (100 %)

  • šikmé trhliny v posledních podlažích 50 %;
  • šikmé trhliny v nadpražích dílců 29 %;
  • svislé trhliny v dílci podél styku 16 %;
  • vodorovná trhlina v dílci  5%.

Poruchy svislých styků stěnových dílců (100 %)

  • svislé trhliny ve všech podlažích ve vyšších podlažích „výrazné“, v nižších „vlasové“ 58 %;
  • svislé trhliny pouze v posledních dvou podlažích 13 %;
  • svislé trhliny jen ojedinělé 15 %;
  • vodorovná trhlina ve schodišťovém prostoru v úrovni stropní konstrukce 14 %.

Poruchy stěnových styků

  • smyková trhlina v oblasti rohu podélné nebo příčné stěny 56 %;
  • trhliny v nadpražích dílců 44 %.

Poruchy svislých styků podélné a příčné stěny (100 %)

  • trhliny mezi podélnou a příčnou nosnou stěnou ve všech podlažích, v nejvyšších podlažích „výrazná“, v nižších podlažích „vlasová“ 50 %;
  • trhliny pouze v nejvyšších podlažích 29 %;
  • trhliny kdekoli v objektu „ojedinělé“ 21 %.

Poruchy stropních dílců (100 %)

  • trhlina ve stropním dílci 69 %;
  • porušená krycí vrstva výztuže, koroze výztuže, plíseň 31 %.

Poruchy styků stropních dílců (100 %)

  • rozdílný průhyb, nerovnost styku 11 %;
  • styk porušený „vlasovou“, případně „výraznou“ trhlinou (1 mm), převážně ve všech podlažích 53 %;
  • velmi výrazné trhliny (nad 1,5 mm), opadávání povrchové úpravy 4 %;
  • styk porušený „vlasovou“ případně „výraznou“ trhlinou, ojedinělý výskyt 20%;
  • zatékání trhlinami ve stycích 12 %.

Poruchy styků mezi stropními a stěnovými dílci vnitřní konstrukce (100 %)

  • trhliny ve styku stropního dílce s příčnou nosnou stěnou (v uložení) 42 %;
  • trhliny ve styku stropního dílce s podélnou ztužující stěnou 31 %;
  • trhliny ve styku stropního dílce s příčnou nebo podélnou stěnou jen v úrovni nejvyššího podlaží 27 %.

Poruchy schodišt’ových dílců (100 %)

  • schodišťový dílec narušený trhlinou 85 %;
  • nadměrný průhyb 15 %.

Poruchy styků schodišt’ových dílců (100 %)

  • trhliny ve styku mezi schodišťovým ramenem a podestou 92 %;
  • trhliny mezi podestovým nosníkem a podestou v nejvyšším podlaží 8 %.

Poruchy styků schodišt’ových dílců s vnitřní nosnou konstrukcí (100 %)

  • trhliny mezi jednoramenným schodišťovým ramenem, schodnicemi a sousední stropní konstrukcí 35 %;
  • trhliny mezi deskovým schodišťovým ramenem a příčnou nosnou stěnou, popřípadě výtahovou šachtou 51 %;
  • trhliny ve styku mezi podestou a schodišťovou stěnou 14 %.

Ostatní poruchy a vady vnitřní nosné konstrukce (100 %)

  • narušení rovinnosti stěny v místě styku 49 %;
  • trhliny mezi výtahovou šachtou a nosnou konstrukcí 50 %;
  • trhliny mezi výtahovou šachtou a lodžií 1 %.

Poruchy štítových obvodových dílců (100 %)

  • oddělení vrstev sendvičových dílců 8 %;
  • vlasové trhliny na povrchu dílce 37 %;
  • poškozené rohy dílců 25 %;
  • narušená krycí vrstva, obnažená výztuž dílce 13 %;
  • porušení suterénních dílců trhlinami 17 %.

Poruchy styků štítových dílců (100 %)

  • degradace výplně spár, vypadávání výplně 18 %;
  • trhliny ve výplni svislých a vodorovných styků štítových dílců 43 %;
  • trhliny ve styku mezi štítovými a průčelními obvodovými dílci 17 %;
  • zatékání spárami 11 %;
  • plísně v bytech v okolí styků štítových dílců 11 %.

Poruchy průčelních obvodových dílců (100 %)

  • vlasové trhliny poblíž okenních otvorů 32 %;
  • trhliny v parapetních dílcích 24 %;
  • porušení rohů dílců, trhliny v rozích 14 %;
  • porušení dílců v okolí styku dveřních výplní u vstupů 12 %;
  • porušení meziokenních vložek 10 %;
  • výskyt plísní v místě styku obvodových dílců a příčné stěny 8 %.

Poruchy styků průčelních obvodových dílců (100 %)

  • degradace tmelů ve spárách, vypadávání výplně spár 20 %;
  • trhliny převážně ve svislých stycích, v materiálu výplně i po opravách 49 %;
  • trhlina mezi parapetem a meziokenní vložkou 14 %;
  • zatékání spárami mezi dílci 14 %;
  • výskyt plísní v okolí styků 3 %.

Poruchy atikových dílců (100 %)

  • porušení spodní části povrchové vrstvy dílce (až obnažená výztuž) 3 %;
  • oddělení vrstev sendvičových dílců 18 %;
  • trhliny v ploše dílců 29 %;
  • vychýlení atiky ven z objektu 15 %.

Poruchy styků atikových dílců (100 %)

  • trhliny ve stycích atikových dílců 83 %;
  • vodorovná spára mezi atikou a obvodovým pláštěm (u nezateplených sekcí) 17 %.

Poruchy styků mezi obvodovými dílci a vnitřní nosnou konstrukcí (100 %)

  • trhliny mezi příčnou stěnou a průčelním pláštěm v nejvyšších podlažích, velmi výrazná 46 %;
  • svislé trhliny mezi příčnou stěnou a průčelním pláštěm v nejvyšších podlažích 9 %;
  • lokální svislé trhliny mezi příčnou stěnou a průčelním pláštěm 10 %;
  • trhliny ve styku stropního dílce a obvodového pláště 31 %;
  • trhliny ve styku mezipatrové podesty a obvodového pláště 4 %.

Poruchy lodžiových dílců (100 %)

  • narušený stěnový lodžiový dílec, obnažená výztuž 43 %;
  • trhliny, po případě výrazné narušení stropního lodžiového dílce 57 %.

Poruchy styků lodžiových dílců (100 %)

  • trhliny mezi stěnovým lodžiovým dílcem a obvodovým dílcem 26 %;
  • trhliny mezi stropním lodžiovým dílcem a obvodovým dílcem 26 %;
  • trhliny ve styku stěnových a lodžiových dílců 48 %.

Jiné poruchy lodžiových dílců (100 %)

  • zatékání do bytů v místě lodžie 35 %;
  • poškození zábradlí 24 %;
  • narušená nášlapná vrstva 16 %;
  • poškození oplechování 25%.

Poruchy střešního pláště (100 %)

  • zatékání v ploše kolem výtahové šachty v okolí vpustí 56 %;
  • nerovnosti a boule na střešní krytině 26 %;
  • plísně v nejvyšších podlažích 18 %.

Poruchy vodorovné konstrukce nejnižšího podlaží (100 %)

  • rozdílný průhyb mezi stropními dílci nad suterénem 59 %;
  • trhliny ve styku stropních dílců 25 %;
  • trhliny mezi spodní monolitickou a vrchní montovanou částí stavby 16 %.

Ostatní poruchy obalových konstrukcí (100 %)

  • poruchy konstrukce strojovny výtahu 10 %;
  • poruchy světlíků v nejvyšším podlaží 6 %;
  • poruchy dilatace 35 %;
  • trhliny mezi výtahovou šachtou a nosnou konstrukcí 10 %;
  • narušení dodatečného zateplení štítu ve spodních podlažích (mechanické) 18 %;
  • mechanické narušení výplně, popř. pryžového těsnění styků obvodových dílců 21 %.

Poruchy okenních výplní a jejich styků s obvodovým pláštěm (100 %)

  • poškozené dřevěné okenní rámy, narušený nátěr 23 %;
  • nefungující otevírání oken 5 %;
  • zatékání kolem rámů oken 67 %;
  • poškozený zasklívací tmel 5 %.

Poruchy dělících konstrukcí a příček (100 %)

  • trhliny v nadpraží příčkových dílců 8 %;
  • šikmé smykové trhliny v příčkových dílcích 5 %;
  • trhliny ve stycích v příčkových dílcích 27 %;
  • trhliny mezi příčkovými dílci a svislými nosnými konstrukcemi 25 %;
  • trhliny mezi příčkovými dílci a stropní konstrukcí 26 %;
  • nevyhovující neprůzvučnost dělících příček 6 %;
  • poškození a narušení příčky bytových jader 3 %.

Poruchy dveřních výplní

  • netěsnost vstupních dveří do bytů, závady v osazení dveřních křídel 50 %;
  • narušení výplně dveří 24 %;
  • závady v osazení rámů dveří 26 %.

Poruchy povrchů a obkladů konstrukcí

  • poruchy keramických obkladů vnějších stěn 26 %;
  • poruchy omítek a nátěrů vnějších stěn 35 %;
  • poruchy keramických a terasových dlažeb 14 %;
  • porušení nášlapné vrstvy schodišťových stupňů a podest 19 %;
  • porušení hrany schodišťových stupňů 6 %.

Poruchy ostatních kompletačních konstrukcí

  • koroze oplechování 76 %;
  • koroze ocelových konstrukcí 24 %.

Poruchy vytápěcího systému

  • poruchy vytápěcího systému 15 %;
  • otopný systém bez regulace 85 %.

Poruchy větracího systému

  • nedostatečné nebo nefunkční větrání kuchyní 57 %;
  • nedostatečné nebo nefunkční větrání WC 32 %;
  • chybí těsnění šachty bytového jádra 11 %.

Poruchy zdravotní instalace a plynu

  • nedostatky v zásobování TUV 17 %;
  • poruchy vnitřních dešťových svodů 24 %;
  • koroze stoupaček 59 %.

Poruchy elektrorozvodů, sdělovací techniky a výtahů

  • nefunkční zvonky, mluvítka a domovní telefon 50 %;
  • poruchy elektroinstalace 39 %;
  • nevhodné světelné okruhy na schodišti 11 %.

Vybavenost bytů

  • nevyhovující koupelny 35 %;
  • dožívající zařizovací předměty 50 %;
  • nerovné podlahy 15 %.

Vybavenost společenských prostor domů

  • poškozené schránky na dopisy 8 %;
  • chybí prádelna a sušárna 20 %;
  • chybí výtahy u objektů 4+1 a 5+1 32 %;
  • problémy s dopravou kočárků 16 %;
  • chybí sklepy (úložné prostory) 24 %.


6 CHARAKTERISTICKÉ PORUCHY NOSNÝCH PANELOVÝCH KONSTRUKCÍ

6.1 SVISLÉ TRHLINY VE STYČNÝCH SPÁRÁCH MEZI STĚNOVÝMI DÍLCI NOSNÝCH STĚN

Projev poruchy

  • Poruchy se projevují svislými smykovými nebo tahovými trhlinami popř. ve styčných spárách dílců.
  • Vlasové (tahové) trhlinky s nenarušeným obrysem (vyskytují se téměř ve všech spárách).
  • Větší trhliny o šířce až několika mm vznikají zpravidla v té části stěnové konstrukce, která je spojena s vnějšími stěnami. Projevují se zejména v nejvyšších podlažích a v průběhu několika let se rozšiřují do nižších podlaží. Šířka trhlin se postupně zvětšuje směrem k hornímu okraji budovy.

Příčiny poruchy

  • Vlasové tahové trhlinky svislých styků jsou vyvolány smršťováním stykového betonu a dílců.
  • Ve styčných spárách spojujících subtilní pilířky a plné stěnové poruchy jsou trhlinky ve styku (smykové) zvětšovány vlivem rozdílné dlouhodobé deformace přilehlých částí (dotvarování – dotlačování).
  • Trhliny zpravidla smykové rozvíjející se od nejvyššího podlaží jsou způsobeny především cyklicky působícími teplotními a vlhkostními objemovými změnami vnějších stěn a vzájemným spolupůsobením prvků v rámci konstrukčního systému.
  • Velikost a výskyt trhlin ovlivňuje tvar stykových ploch dílců, kvalita stykového betonu, způsob a množství výztuže styku. Trhliny větších šířek provázené narušováním betonu jsou dokladem, že ve styku bylo dosaženo namáhání, které se blíží meznímu namáhání.
  • Tahové trhliny s malým narušením obrysů svědčí o nedostatečném příčném vyztužení styku.

Důsledky poruchy

  • Vznik trhlin ve stycích snižuje jejich tuhost a má vliv na přerozdělení vnitřních sil v prvcích a stycích nosného systému.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální ověření porušení styků vyžaduje odstranění povrchových vrstev stykového betonu a dílců.
  • Ověření narušení stykového betonu uloženého mezi čely stěnových dílců vyžaduje otevření svislé drážky styku s ozuby, popř. použití ultrazvukových přístrojů.

Sanace poruchy

  • Mechanické rozšíření trhlin ve styku mezi stropními dílci, pokud jsou trhliny užší než 4 mm.
  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolávaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastometrickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.
  • Dodatečné sepnutí stěnových dílců předpínacími kabely, popř. upravenou betonářskou (kruhovou) výztuží řádně kotvenou na protilehlých čelech stěny a umístěnou v úrovni pat a zhlaví stěnových panelů.


6.2 NARUŠENÍ VODOROVNÝCH STYKŮ NOSNÝCH STĚN A STROPNÍCH DÍLCŮ, PORUCHY ZHLAVÍ A PAT STĚNOVÝCH DÍLCŮ V OBLASTI STYKU „STĚNA – STROP – STĚNA“

Projev poruchy

  • Trhliny a narušování betonu ve zhlaví nebo patě stěny, oddělování krycích vrstev betonu, rozvoj trhlin do střední části stěny.
  • Trhliny mezi čely stropních panelů a stykovým betonem, narušení stykového betonu.
  • Narušení výplně ložných spár.
  • Vodorovné trhliny mezi dílci a výplní ložných spár.
  • Narušení hran stěnových dílců.
  • Odlupování povrchových vrstev.
  • Rozštěpení dílce v patě (ve zhlaví).
  • Krátké svislé trhliny vycházející z hran stěnového dílce.

Příčiny poruchy

  • Primární příčinou vzniku těchto poruch je složitý stav prostorové napjatosti styku, nedostatečné vyztužení dílců, nedodržení předepsané kvality materiálu stěnových dílců, nesprávné uspořádání výztuže spodních a horních okrajů panelů (chybějící žebříčky), nedodržení technologie montáže.
  • Svislé a šikmé trhliny ve zhlaví a patě stěn svědčí o značné koncentraci tlakových hranových napětí a tahových napětí způsobených zvýšeným dotvarováním betonu styku.
  • Vodorovné trhliny v kontaktních plochách mezi výplní ložné spáry a dílci jsou dokladem větších deformací nosného systému účinkem zatížení (rozdílné svislé přetváření stěnových dílců protilehlých stěn, případně jejich rozdílné sedání, vliv seizmických účinků a otřesů).
  • Vodorovné trhliny, narušení dílců a styku mohou být způsobeny i nekvalitní montáží v důsledku neuvolnění montážních přípravků.

Důsledky poruchy

  • Trhliny ve stycích způsobují snížení únosnosti a tuhosti stěn v oblasti styků, které může mít závažné důsledky zejména vzhledem k tlakovému namáhání nosných stěn (ztráta způsobilosti). Mohou být i příčinou zvýšeného smykového namáhání, popřípadě porušení přilehlých svislých styků mezi stěnovými dílci.
  • Redistribuce normálového napětí do neporušených částí vodorovného styku – možnost postupného narušování a následné ztráty mechanické odolnosti (kolaps nosné stěny).

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum porušení styků vyžaduje odstranění povrchových úprav stěn a podlahových vrstev, popř. „obnažení“ průřezu se stykovým betonem mezi čely stropních dílců.
  • Pro vyšetření dutin, rozrušení stykového betonu a vodorovných trhlin lze použít přístrojů na bázi ultrazvuku.

Sanace poruchy

  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Dodatečné sepnutí zhlaví a paty stěny pomocí ocelových svorníků uložených a zainjektovaných epoxidovou pryskyřicí do vyvrtaných otvorů. Svorníky se kotví do ocelových válcovaných profilů L přilepených epoxidovým lepidlem k vyhlazeným hranám zhlaví a paty nosné stěny. Ocelové válcované profily L jsou přilepené po obou stranách stěny a sepnuté svorníky tak, aby nahradily svým účinkem účinek svařované výztužné mřížoviny vkládané do zhlaví a pat stěn novějších panelových soustav. Aktivní stažení svorníků umožňuje zvětšit jejich vzdálenost (předepnutí by mělo činit cca 15 % svislého zatížení stěn).
  • Zakotvené podélné ocelové válcované profily L zároveň plní funkci věncové výztuže. Při větším porušení zhlaví resp. pat stěnových dílců je nutné jejich zpevnění injektáží epoxidovou pryskyřicí.
  • Při nedostatečném uložení stropních dílců ve styku se provede v úrovni horního zhlaví stěnových dílců osazení válcovaných úhelníků s výztuhami (min 50 x 50 x 7 mm) osazených na vyhlazené kontaktní plochy stěnových dílců a kotvené svorníky. Otvory pro svorníky a kontaktní plochy jsou vyplněny epoxidovou pryskyřicí.


6.3 TRHLINY V NADPRAŽÍ NOSNÝCH STĚN

Projev poruchy

  • Charakteristickým porušením nadpraží jsou šikmé (tahové) nebo svislé (smykové) trhliny procházející někdy i na celou výšku nadpraží. Šířka i délka trhlin je obvykle největší v nejvyšších podlažích (účinek rozdílné teploty), resp. v nejnižších podlažích (účinek rozdílného sedání).

Příčiny poruchy

  • Příčiny jsou podobné jako u poruch svislých styků, vliv cyklicky působících objemových změn vnějších stěn, rozdílné dotvarování a dotlačování částí stěn spojených nadpražím, rozdílné sedání a ve výjimečných případech vodorovné zatížení.

Důsledky poruchy

  • Vznik trhlin v nadpraží snižuje jejich únosnost a způsobuje následnou redistribuci vnitřních sil v nosné konstrukci.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum po odstranění povrchových úprav nadpraží.

Sanace poruchy

  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolávaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastometrickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.
  • Značně narušená nadpraží výraznými trhlinami lze sanovat dodatečně přikotvenou výztuží přivařenou na stávající výztuž a provedením nové krycí vrsty z cementové malty.


6.4 TRHLINY V PODÉLNÝCH STYCÍCH MEZI STROPNÍMI DÍLCI

Projev poruchy

  • Smykové nebo tahové trhliny v podélných stycích (spárách) mezi stropními panely, narušování a rozpad stykového betonu.

Příčiny poruchy

  • Příčinou porušení styku může být rozdílné zatížení stropních panelů, rozdílné dotvarování, rozdílné předpětí panelů, smršťování stykového betonu a panelů. Uplatní se také vliv rozdílné změny teploty panelů, např. u ustupujícího podlaží, nad nevytápěnou a vytápěnou částí budovy, v nejvyšším podlaží vliv objemových změn nejvyšší stropní (střešní) konstrukce od účinku teploty, vliv různě podepřených stropních dílců.
  • Výskyt a velikost trhlin souvisí i s geometrickým tvarem a řešením styku a kvalitou stykového betonu.

Důsledky poruchy

  • V případě vlasových trhlin a trhlin s šířkou do 1 mm a malém porušení lze klasifikovat styk jako staticky účinný (pouze estetická závada).
  • V případě trhlin větší šířky než 1 mm a rozsáhlejším narušením výplně styku (odpadávání stykového betonu) klasifikujeme styk jako styk se sníženou, popřípadě až nulovou tuhostí styku.
  • Snížená tuhost styku omezuje spolupůsobení dílců při přenášení svislého zatížení. Lokální snížení tuhosti styků se neprojevují na tuhosti stropní desky ve vodorovné rovině.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální ověření poruch vyžaduje odstranění povrchových úprav dílců a styčné spáry.
  • Pro vyšetření dutin, rozrušení stykového betonu a vodorovných trhlin lze použít přístrojů na bázi ultrazvuku.

Sanace poruchy

  • Mechanické rozšíření trhlin ve styku mezi stropními dílci, pokud jsou trhliny užší než 4 mm.
  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolávaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastometrickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.


6.5 TRHLINY MEZI DÍLCI SCHODIŠŤOVÝCH RAMEN A STĚNOVÝMI DÍLCI

Projev poruchy

  • Trhlina ve styku schodišťového ramene a schodišťovou stěnou.
  • Narušení soklu u schodišťových stupňů.

Příčiny poruchy

  • Chybné řešení styku dílce schodišťového ramene a stěnového dílce.
  • Dlouhodobé přetváření a deformace schodišťového ramene.

Důsledky poruchy

  • Narušení povrchových úprav, zhoršení estetické úrovně schodišťového prostoru.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální prohlídka.

Sanace poruchy

  • Mechanické rozšíření trhlin ve styku mezi stropními dílci, pokud jsou trhliny užší než 4 mm.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Tmelení nízkomodulovým elastometrickým tmelem.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.


6.6 NARUŠENÍ STYKŮ MEZI ODVODOVÝMI DÍLCI A VNITŘNÍ NOSNOU KONSTRUKCÍ- VZNIK TRHLIN VE STYCÍCH MEZI OBVODOVOU A VNITŘNÍ KONSTRUKCÍ

Projev poruchy

  • Porušení styků trhlinami mezi obvodovými dílci a zhlavím stěnových dílců, mezi obvodovými dílci a přiléhajícími stropními dílci, vysouvání stropních dílců, narušení dílců v průřezech přiléhajících ke stykům, popř. narušení styků vnitřních dílců v návaznosti na obvodový plášť (vznik trhlin mezi stropními dílci, mezi stěnovými dílci apod.).
  • Intenzita a rozsah trhlin se zvětšuje směrem k okrajům budovy a k nejvyššímu podlaží (odpovídá průběhu smykových sil – největších hodnot je dosahováno na horním volném konci budovy ve svislém směru a na okrajích ve vodorovném směru).
  • Poruchy projevující se trhlinami způsobují zejména cyklické teplotní a vlhkostní objemové a tvarové změny obvodového pláště, v některých případech k nim přispívají i ostatní účinky (zejména účinek svislého zatížení a dotvarování, příčinou je i nízká únosnost styků – neprofilovaná, hladká spára vyplněná cementovou maltou).
  • Trhlinami proniká srážková voda, která urychluje korozi výztuže styků, znehodnocuje vnitřní povrchové úpravy a podílí se na tvorbě plísní.

Příčiny poruchy

  • Cyklické změny teploty, ale i vlhkosti obvodových dílců způsobují značné smykové namáhání styků mezi obvodovou a vnitřní konstrukcí, cyklický charakter těchto účinků přispívá k progresivnímu rozvoji a šíření trhlin a poruch.

Důsledky poruchy

  • Snížení tuhosti a únosnosti styků mezi vnitřní nosnou konstrukcí a nosnou vrstvou obvodového pláště může mít za následek zvýšení namáhání styků mezi podélnými a příčnými stěnami, a tím snížení prostorové tuhosti nosného systému.
  • Zvýšené nebezpeční koroze kotevní výztuže v kondenzační zóně narušených styků.
  • Zvýšené nebezpečí koroze kotevní výztuže mezi dílci obvodového pláště, stěnovými a stropními dílci.
  • Zhoršení ostatních stavebně fyzikálních vlastností (akustická pohoda, vzduchopropustnost).
  • Znehodnocování vnitřních povrchových úprav, tvorba plísní.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální ověření poruch po odstranění povrchových úprav stěn a obvodových dílců.
  • Pro vyšetření dutin, rozrušení stykového betonu a vodorovných trhlin lze použít přístrojů na bázi ultrazvuku.

Sanace poruchy

  • Mechanické rozšíření trhlin ve styku mezi stropními dílci, pokud jsou trhliny užší než 4 mm.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolávaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastometrickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsi s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.
  • Zabezpečení kotvení obvodových dílců a vnitřní nosné konstrukce. Úprava dodatečně provedeného kotvení, zejména jeho tuhost musí umožnit dilatační pohyby obvodového pláště účinkem změny teploty. Materiál dodatečných kotev (hmoždinky, trny, spojovací a kotevní výztuž) musí být odolný proti korozi.


6.7 PORUŠENÍ VNĚJŠÍ ŽELEZOBETONOVÉ DESKY (MONIERKY) SENDVIČOVÉHO OBVODOVÉHO PLÁŠTĚ TAHOVÝMI TRHLINAMI A SMYKOVÝMI TRHLINAMI

Projev poruchy

  • Trhliny ve vnější železobetonové desce, případně trhliny mezi vnější deskou a betonovými žebry; koroze výztuže spojující vnější desku s vnitřní nosnou vrstvou.

Příčiny poruchy

  • Chybné řešení vzájemného spojení vnější a vnitřní desky sendvičové konstrukce.
  • Nestejné smršťování obou železobetonových vrstev, rozdílné změny teploty a vlhkosti při vzájemně tuhém spojení prostřednictvím obetonované betonářské výztuže (žeber) způsobuje mechanický stav napjatosti, který předchází vzniku trhlin a poruch.
  • Nesprávné provedení a umístění kotevních spon, nekvalitní beton.

Důsledky poruchy

  • Oslabení a narušení kotvení vnějších vrstev sendvičových dílců – koroze a oslabení ocelových spon a kotev, narušení kotvení ocelových spon, postupná ztráta stability.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální ověření po odstranění vnější povrchové úpravy pláště, otevírání sond pro ověření stavu kotevní výztuže.

Sanace poruchy

  • Při značném rozsahu narušení vnějších železobetonových desek a jejich kotvení k vnitřní nosné vrstvě sendvičových dílců odstranit vnější desky a následnou úpravu řešit v souvislosti s celkovou rekonstrukcí obvodového pláště (kontaktní obklad, nekontaktní odvětraný obvodový plášť apod.).
  • Lokální trhliny zatmelit nízkomodulovým elastometrickým tmelem, provést reprofilaci spár, řádné očištění ploch a následné přetěsnění spár silikonovými těsnícími pásky při ponechání stávajících těsnících tmelů ve spáře.
  • V případě narušeného kotvení vnějších železobetonových desek (monierek) je nutné provést dodatečné kotvení k vnitřní nosné konstrukci obvodových dílců. Úprava dodatečně provedeného kotvení, zejména jeho tuhost, musí umožnit dilatační pohyby vnější železobetonové desky účinkem změny teploty. Materiál dodatečných kotev (hmoždinky, trny, spojovací a kotevní výztuž) musí být odolný proti korozi.
  • Narušené kotvení obvodových dílců k vnitřní nosné konstrukci vyžaduje jejich dodatečné přikotvení ke zhlaví příčných nosných stěn pomocí speciálních umělohmotných, popřípadě kovových kotev zajišťujících dilatační pohyby obvodových dílců.


6.8 ROZVRSTVOVÁNÍ OBVODOVÝCH DÍLCŮ

Projev poruchy

  • Oddělování jednotlivých vrstev a porušování spojovacích prvků a adheze (vznik trhlin pozorovatelných po obvodě vrstveného dílce).

Příčiny poruchy

  • Smykové a tahové normálové síly působící mezi jednotlivými vrstvami a ve spojích, které jsou způsobeny rozdílnou primární deformací jednotlivých vrstev účinkem objemové (délkové) změny v důsledku rozdílné teploty a vlhkosti a odlišných dilatometrických vlastností (jednotlivých vrstev) a vysoké tuhosti (malé poddajnosti) spojovacích vrstev a spojů.
  • Nesprávné řešení vzájemného spojení vnější a vnitřní vrstvy obvodových dílců (např. spojení vyztuženými betonovými žebry).

Důsledky poruchy

  • Oddělování jednotlivých vrstev obvodového dílce, porušování spojovacích prvků a jejich koroze, ztráta celistvosti dílců, snížení funkční způsobilosti.
  • Narušení stability obvodových dílců, popřípadě jejich částí (vnějších pohledových vrstev).

Diagnostika poruchy

  • Vizuální ověření po odstranění povrchových úprav pláště, odběr sond pro ověření stavu kotevní výztuže.

Sanace poruchy

  • Dodatečné přikotvení vnější vrstvy obvodového pláště umělohmotnou, vlákny vyztuženou kotvou nebo trnem z nerezové oceli, resp. kovovou hmoždinkou (v případě dodatečného zateplení). Umístění kotev a jejich tuhost je nutné navrhnout s ohledem na umožnění cyklických dilatačních pohybů vnější vrstvy vyvolaných změnami teploty.


6.9 PORUCHY POVRCHŮ OBVODOVÝCH DÍLCŮ

Projev poruchy

  • Odlupování a rozpad povrchových vrstev.
  • Zatékání a provlhání v ploše obvodových dílců, koroze výztuže.
  • Vznik a rozvoj smykových a tahových trhlin, trhliny vycházející z hran okenních otvorů.

Příčiny poruchy

  • Nesprávná skladba obvodových dílců z hlediska difuze (vysoký difuzní odpor povrchových vrstev).
  • Nesprávná skladba a vzájemná vazba jednotlivých vrstev z hlediska mechanických účinků způsobených klimatickými vlivy (vysoký modul pružnosti vnějších vrstev, malá poddajnost spojovacích vrstev).
  • Nevhodné vlastnosti a nedostatečná odolnost povrchové vrstvy vzhledem ke klimatickým účinkům a vlivům způsobeným agresivitou prostředí.
  • Nesprávné řešení styků a kotevních spojů obvodových dílců a vnitřní nosné konstrukce (nosných stěn a stropních dílců).

Důsledky poruchy

  • Odlupování a rozpad povrchových vrstev, vznik a rozvoj trhlin, zatékání a provlhání v ploše dílců, koroze výztuže, zhoršení tepelně izolačních vlastností dílců, vznik plísní, energetické ztráty.
  • Narušení stability obvodových dílců.
  • Narušení celistvosti obvodových dílců (rozvrstvování).

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum, průzkum mechanického narušení, odběr a vyšetření vzorků.

Sanace poruchy

a)

  • Povrchy velmi dobré – impregnace a hydrofobizace (silikon, silon, akrylát).
  • Povrchy mírně narušené – očištění, penetrace, nátěr ochranným nátěrem.
  • Povrchy silně narušené – odstranění veškerého narušeného povrchového materiálu otryskáním, očištění, penetrace, tenkovrstvá omítka z dvousložkové malty a po technologické přestávce ochranný nátěr.

b)

  • Odstranění zbytků narušených povrchových úprav a nátěrů (mechanicky, otryskáním, při větším narušení provést adhezní most).
  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastomerickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů (v případě nestabilizovaných trhlin se doporučuje vyztužit povrchovou vrstvu polyethylenovou sítí).

Poznámka:
Tato úprava je vhodná pouze v odůvodněných případech, kdy nebude prováděno zateplení.


6.10 PORUCHY TĚSNÍCÍCH SPOJŮ OBVODOVÝCH DÍLCŮ

Projev poruchy

  • Trhliny mezi tmelem vyplňujícím spáry a obvodovými dílci.
  • Zatékání do styků.
  • Zvýšení infiltrace.
  • Vznik plísní na vnitřní straně pláště.

Příčiny poruchy

  • Nevhodné vlastnosti, resp. provedení těsnících materiálů, ztráta vlastností těsnících materiálů v čase, způsobená degradačními procesy.
  • Nepřípustné montážní odchylky a tolerance.
  • Nesprávný návrh a řešení spár (použití např. „uzavřených spár“ u sendvičových obvodových dílců, u nichž v důsledku „dilatačního“ připojení vnější železobetonové desky jsou dilatační pohyby ve spáře podstatně větší, a tím i požadavky na pružnost adhezi např. tmele, než u jednovrstvých dílců, u nichž jsou celkové deformace ve spáře v důsledku menší smykové poddajnosti vrstev menší).

Důsledky poruchy

  • Ztráta vodotěsnosti a vzduchotěsnosti.
  • Zhoršení tepelně izolačních vlastností styků.
  • Kondenzace v oblasti styků, vznik plísní, energetické ztráty.
  • Koroze kotevní výztuže pláště k vnitřní konstrukci.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum, sondy ve styku.

Sanace poruchy

  • Odstranění stávajících porušených tmelů a těsnění spár s novým provedením, případně reprofilací hran.
  • Přetěsnění spár silikonovými těsnícími pásky při ponechání stávajících těsnících tmelů ve spáře.

Poznámka:
Tato úprava je vhodná pouze v případě vyhovující profilace hran obvodových panelů a v případě, kdy nebude zateplován obvodový plášť.

Poznámka k části 6.6 až 6.10:
Rekonstrukce obvodových plášťů z prefabrikovaných dílců, její rozsah a provedení závisí na konkrétních podmínkách, způsobu a rozsahu poruch, resp. vad. Rekonstrukce obvykle zahrnuje některé z dále uvedených opatření, popřípadě celkovou rekonstrukci:

Obnova povrchových vrstev, tj. oprava narušených částí povrchů dílců, včetně styků, provedení nových nátěrů, nástřiků, stěrek resp. vnější omítky vyžaduje mimořádnou pozornost věnovat přípravě povrchu pro dosažení požadované adheze.

Oprava a rekonstrukce těsnících spár mezi obvodovými dílci:

  • U styků s uzavřenou spárou odstranění stávajícího tmele z podkladní vrstvy, kontrola provedení či narušení zálivky styku mezi dílci. V případě zjištěných trhlin a dutin, provedení injektáže polymerovou pěnou, osazení těsnícího profilu (pěnová nebo komůrková pryž apod.), očištění povrchů dílců a zatmelení spáry. Důležité je provést kontrolu rozměrů styků případně jejich úpravu (rozšíření, zúžení), abychom vyloučili předčasné narušení těsnící funkce trvale pružného tmele. S tím souvisí i oprava narušených a poškozených hran (reprofilace) obvodových dílců.
  • U styků s otevřenou spárou se provede kontrola funkčnosti a fyzického stavu dešťové a větrové clony, případně její oprava nebo výměna spolu s odpovídající úpravou hran, drážek a šířky spár (reprofilace).

Oprava narušených obvodových dílců, zejména dílců narušených trhlinami procházejícími celým průřezem dílců, vyžaduje rozšíření a očištění trhliny a provedení hloubkového tmelení, resp. injektáže trhlin (epoxidovou pryskyřicí v případě stabilizovaných trhlin, nízkomodulovou polyuretanovou injektážní směsí v případě nestabilizovaných trhlin), doplněné v případě nutnosti stehováním nebo sepnutím dílce.

Oprava narušených, popř. korozí zeslabených spojovacích kotev vnější železobetonové desky sendvičových obvodových dílců vyžaduje provedení nových kotev, např. s použitím kovových nebo umělohmotných hmoždinek a trnů dodatečně osazených do vnitřní nosné vrstvy sendvičových dílců a následné stažení pomocí šroubů s podložkami. Při tomto řešení je nezbytné konstrukčně zajistit a výpočtem prokázat potřebnou poddajnost nových kotev, aby byly umožněny dilatační pohyby vnější „přikotvené“ desky způsobené teplotou a vlhkostí. V opačném případě může dojít buď k porušení vnější desky trhlinami a k její postupné destrukci, nebo k usmyknutí, resp. uvolnění a vytržení kotev a následnému zřícení vnější železobetonové desky. Nové kotevní příchytky musí mít dostatečnou odolnost proti korozi (nerez ocel, pokovování, nátěry apod.). Z tohoto hlediska je výhodnější použití dostatečně únosných a současně pružných umělohmotných příchytek. Úprava vnějšího povrchu v místě příchytky musí zajistit spolehlivou ochranu proti pronikání srážkové vlhkosti do okolí příchytky. V některých přepadech je spolehlivější úplné odstranění vnější, tzv. moniérové desky a zavěšení nové pohledové desky současně se zesílením tepelné izolace (provedení tzv. nekontaktního odvětrávaného pláště), popř. provedení kontaktního zateplovacího pláště.

Oprava narušené kotevní výztuže obvodových dílců s vnitřní nosnou konstrukcí vyžaduje obnažení spojovací výztuže, její zesílení nebo náhradu novou včetně odpovídající protikorozní ochrany výztuže, popř. provedení nového náhradního kotvení pomocí svorníků, hmoždinek, sepnutí apod., zaplnění a utěsnění dutin injektáží.

Oprava nosných styků obvodových dílců a vnitřní nosné konstrukce závisí na celkovém řešení rekonstrukce obvodového pláště. Styky porušené trhlinami působením teploty v případě, že se neprovádí zesílení tepelné izolace, utěsníme pružnou hmotou (např. polyuretanovou pěnou apod.), provedeme bandážování, olištování apod. tak, abychom nezvýšili tuhost trhlinami uvolněného styku, umožnili ve styku požadované dilatační cyklické pohyby a současně zajistili těsnost styku, ochranu výztuže styku a povrchovou úpravu. Je však nutné prokázat spolehlivé kotvení dílců k vnitřní nosné konstrukci, zejména stav a provedení kotevní výztuže. V případě současného zesílení tepelné izolace obvodových dílců lze na základě statického posouzení provést zesílení styků např. staticky účinnou injektáží, hloubkovým tmelením, sepnutím apod. Toto řešení lze provést pouze v případě, kdy je výpočtem prokázáno, že smykové namáhání styku, způsobené zejména účinkem teploty, je v důsledku zesílené tepelné izolace vnitřní vrstvy obvodových dílců nižší než smykové namáhání styku na mezi úměrnosti (tj. cca 0,4 až 0,6 hodnoty mezního namáhání styku smykem – lze ověřit dosazením mezních pevností do vzorce pro stanovení únosnosti styku ve smyku podle ČSN 73 1211).

Zesílení tepelné izolace obvodových dílců lze provést jako kontaktní vrstvu (tepelně izolační omítky, izolační desky apod.), popř. jako nekontaktní odvětraný plášť se vzduchovou mezerou a vnější pohledovou deskou zavěšenou na původním obvodovém dílci. V prvním případě, pokud se požaduje bezespáré provedení, je nutné provést podrobnou numerickou analýzu. Toto provedení předpokládá nízký difuzní odpor, nízký modul pružnosti ve smyku tepelně izolační vrstvy a nízký modul pružnosti v tahu a tlaku vnější, zpravidla vyztužené povrchové vrstvy s požadovanou pevností v tahu. Spolehlivost tohoto řešení závisí do značné míry na celkovém návrhu a vlastním provedení. Spolehlivé osazení závěsných kotev v případě odvětraného nekontaktního obvodového pláště vyžaduje potřebnou pevnost a celistvost nosné konstrukce stávajícího obvodového pláště. Toto řešení lze klasifikovat jako trvanlivější a spolehlivější v porovnání s předchozím.

Úplná výměna obvodových dílců a provedení nového obvodového pláště umožňuje zásadním způsobem řešit celkovou koncepci a odstranit všechny návrhové, výrobní a montážní vady, které předcházejí vzniku opakovaných poruch a závad.


6.11 NARUŠENÍ STYKŮ A SPOJŮ LODŽIOVÝCH STĚNOVÝCH A STROPNÍCH DÍLCŮ S HLAVNÍ NOSNOU KONSTRUKCÍ BUDOVY

Projev poruchy

  • Narušení styku a kotvení stěnových lodžiových dílců s nosnou konstrukcí budovy.
  • Obnažení a koroze kotevní výztuže.
  • Narušení dílce v okolí kotevní výztuže.
  • Zatékání do interiéru.

Příčiny poruchy

  • Dilatační pohyby ve svislém a vodorovném směru konstrukce předsazené lodžie při současně nedostatečné poddajnosti spojovací a kotevní konstrukce (vada projektové dokumentace a provedení), nedostatečná ochrana kotevní výztuže, nevhodný materiál spojovacích prvků, konstrukční závady.

Důsledky poruchy

  • Narušení únosnosti a tuhosti styků, snížení stability lodžiové konstrukce až následná ztráta stability.
  • Koroze kotevní výztuže.
  • Narušení dílců v okolí kotevní výztuže.
  • Zatékání do styků lodžie s hlavní konstrukcí – vznik plísní a zatékání do interiéru, koroze spojovacích prvků.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum vyžaduje provedení sond v obvodovém plášti lodžie, odebrání a laboratorní vyšetření vzorků.

Sanace poruchy

  • Dodatečné přikotvení pomocí nerezových nebo vlákny vyztužených umělohmotných kotev, procházejících šikmo přes stěnový lodžiový panel do příčné vnitřní stěny. Únosnost dodatečně provedených kotev, únosnost dílců a jejich styků včetně statického posouzení napjatosti v okolí kotev (ve stěnových lodžiových dílcích a vnitřních stěnových dílcích v oblasti kotvení) jsou rozhodující podmínkou pro optimalizaci tuhosti kotev vzhledem k deformačním a mechanickým účinkům změny teploty způsobujícím cyklické dilatační pohyby dílců v exteriéru.
  • Mechanické rozšíření trhlin ve styku mezi stropními dílci, pokud jsou trhliny užší než 4 mm.
  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolaných např. cyklickými objemovými změnami, nízkomodulovým elastomerickým tmelem.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.


6.12 PORUCHY STYKŮ LODŽIOVÝCH DÍLCŮ

Projev poruchy

  • Narušení styků stěnových a stropních lodžiových dílců.
  • Porušení a rozpad stykového betonu a výplní ložných spár trhlinami.
  • Porušení zhlaví stěnových dílců – odlupování hran, vznik svislých tahových trhlin, „vysouvání“ stropních dílců ze styku, postupně se zmenšující uložení stropních dílců.

Příčiny poruchy

  • Dilatační pohyby ve svislém a vodorovném směru konstrukce předsazené lodžie způsobené účinkem teploty a vlhkosti.
  • Korozivní účinky vlhkosti vinou zatékání do styku, expanzí síly vyvolanou korozí výztuže dílců a styku.

Důsledky poruchy

  • Snížení únosnosti a tuhosti styků, ztráta jejich funkční způsobilosti a statické bezpečnosti.
  • Koroze výztuže.
  • Narušení a rozpad betonu dílců a styků.
  • Narušení stability.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum po odstranění povrchových úprav stěn a styků, odběr a vyšetření vzorků.

Sanace poruchy

  • Pro zajištění funkce vodorovného styku v nejvíce poškozené oblasti, tj. u vnějšího líce lodžie, lze v případě dutinových stropních panelů vložit do krajní dutiny výztužné mřížoviny s podélnou výztuží. Zároveň se do krajní dutiny vloží průběžná výztuž stykovaná přesahem a celý prostor dutiny se zabetonuje (neaktivní způsob sanace). Průběžná výztuž v dutině přenáší tahové síly ve vodorovných stycích, které jsou vyvolány působením zimních teplot, podstatně zmenšuje velikost svislých trhlin ve styku a zesiluje stropní dílce v případě snížené únosnosti krajního žebra stropního panelu. Aktivním způsobem lze trhliny eliminovat vnesením předpětí, kdy je podélná výztuž nahrazena táhlem. Táhlo lze použít u předsazených lodžií.
  • Pro zajištění funkce vodorovného styku v nejvíce poškozené oblasti, tj. u vnějšího líce lodžie, je nutné provést odstranění narušeného betonu v čele lodžiového stropního dílce až na zdravé jádro, obnažení výztuže (min. 30 mm na nezrezivělé části výztuže, min. 20 mm odstranění betonu v okolí výztuže), odstranění zkorodovaných vrstev, provedení nátěru, adhezního můstku na očištěný nenarušený povrch betonu a dobetonování čela lodžiového stropního dílce (min. krycí vrstvu je třeba zvětšit na 20 mm).
  • Injektáž stabilizovaných (neaktivních) trhlin velmi tekutým epoxidovým lepidlem.
  • Tmelení nestabilizovaných trhlin vyvolaných např. cyklickými objemovými změnami nízkomodulovým elastometrickým tmelem, reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa. V rámci kompletačních konstrukcí je nutná oprava nebo výměna podlah.


6.13 NARUŠENÍ POVRCHOVÝCH VRSTEV LODŽIOVÝCH DÍLCŮ A BETONU STYKŮ

Projev poruchy

  • Povrchový rozpad betonu dílců, obnažování a koroze výztuže, narušování betonu dílců, oslabování betonu dílců, oslabování výztuže.

Příčiny poruchy

  • Nekvalitní beton, karbonatace, nedostatečné krytí výztuže, zatékání srážkové vody, zvýšený obsah oxidu siřičitého a uhličitého v ovzduší.

Důsledky poruchy

  • Postupná karbonatace betonu dílců a styků, koroze výztuže dílců a styků, povrchový rozpad betonu dílců i styků, ztráta mechanické odolnosti a únosnosti, ztráta statické bezpečnosti.

Diagnostika poruchy

  • Stanovení hloubky zkarbonatované vrstvy betonu.
  • Stanovení tloušťky krycí vrstvy betonu.
  • Stanovení obsahu chloridových iontů.
  • Stanovení nasáklosti betonu.
  • Stanovení pevnosti v tahu povrchových vrstev betonu.
  • Stanovení pevnosti v tlaku betonu.
  • Stanovení korozního stavu výztuže.

Sanace poruchy

  • Odstranění veškerého narušeného a zkarbonatovaného betonu (mechanicky, otryskáním, vodním paprskem).
  • Obnažením výztuže, odstraněním betonu min. 20 mm pod vnitřní okraj prutu.
  • Mechanické očištění výztuže od rzi na bílý kov.
  • Ošetření výztuže nátěrem podle příslušných pokynů výrobce.
  • Nátěr celé opravované plochy pro vytvoření adhezního můstku.
  • Reprofilace betonových částí tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností podkladu vyšší než 2,5 MPa.
  • Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů.
  • Povrchy velmi dobré – impregnace a hydrofobizace (silikon, silon, akrylát).
  • Povrchy mírně narušené – očištění, penetrace, nátěr ochranným nátěrem.
  • Povrchy silně narušené – odstranění veškerého narušeného povrchového materiálu otryskáním, očištění, penetrace, tenkovrstvá omítka z dvousložkové malty a po technologické přestávce ochranný nátěr.


6.14 PORUCHY STYKŮ MEZI ŽELEZOBETONOVÝM ZÁBRADLÍM A PŘÍČNÝMI STĚNAMI LODŽIE

Projev poruchy

  • Trhlinky mezi ocelovými kotevními deskami a dílci zábradlí a stěn.
  • Obnažení a koroze kotevních desek.

Příčiny poruchy

  • Dilatační pohyby ve vodorovném směru v rovině průčelí při malé poddajnosti styků.
  • Nedostatečná ochrana kotevní výztuže a kotevních desek (nedostatečná tloušťka krycích vrstev).
  • Nedostatečná ochrana kotevních prvků proti korozi.
  • Nesprávné řešení styků (nerespektování účinků teploty).

Důsledky poruchy

  • Koroze kotevní výztuže a kotevních desek – ztráta mechanické odolnosti a statické způsobilosti.
  • Narušení stability konstrukce zábradlí.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum – po odstranění povrchových úprav stěn a zábradlí.

Sanace poruchy

  • Provedení nového kotvení, které umožňuje cyklické dilatační pohyby konstrukce zábradlí účinkem změny teploty.
  • Je-li ve velmi špatném technickém stavu celé zábradlí, demontáž zábradlového panelu a osazení jiného typu zábradlí z materiálů, které vyžadují minimální údržbu (např. osazení nových železobetonových tenkostěnných dílců s řešením styků umožňujících posun v rovině dílců, popř. ocelová nosná konstrukce z uzavřených profilů galvanicky pokovených + obklad z vláknocementových desek).


6.15 PORUCHY PRVKŮ A KOTVENÍ OCELOVÝCH ZÁBRADLÍ

Projev poruchy

  • Koroze svislých sloupků.
  • Koroze vodorovných rámů u zábradlí s drátosklem.
  • Deformace kotevních destiček.
  • Vznik trhlin ve styku nebo vytržení kotevních svorníků z nosné stěny a vznik trhlin ve stěně.

Příčiny poruchy

  • Nevhodné konstrukční řešení zábradlí (otevřený tenkostěnný průřez, nebyl zajištěn dokonalý odtok vody k rychlému oschnutí povrchu u prosklených výplní, pro spojení upevňovacích úhelníků určených k připevnění plošné výplně s příčlemi se použily přerušované sváry – podle normy při stupni agresivity prostředí vyšším než 2 není dovoleno).
  • Nevhodné řešení kotvení konstrukce zábradlí k nosné konstrukci (kotvení není dostatečně poddajné, aby reakce vyvolané teplotními deformacemi zábradlí byly nízké, a není ani dostatečně únosné, aby přeneslo vyvolané reakce).
  • Kotvení sloupku do dutiny stropního panelu (je obtížné dlouhodobě utěsnit prostor kolem sloupku tak, aby do něj nevnikala voda). Zabetonovaný povrch sloupku nebyl opatřen dostatečně účinnou ochranou proti korozi. Kromě toho voda často vnikla otevřeným profilem i do vnitřního prostoru sloupku. Sloupek je v místě vetknutí do stropu poměrně značně namáhán vnějšími silami, takže po obvodu sloupku mohou vznikat trhliny, kterými vniká do stropu voda, jež způsobuje roztržení dutinového panelu.

Důsledky poruchy

  • Koroze profilů zábradlí a kotevních desek – ztráta mechanické odolnosti a statické způsobilosti.
  • Narušení stability.
  • Při hodnocení podle projevu poruchy statické, výrazné, aktivní.

Diagnostika poruchy

  • Vizuální průzkum – po odstranění povrchových úprav stěn a zábradlí.

Sanace poruchy

  • Nejvíce poškozené oblasti, tj. u vnějšího líce lodžie lze v případě dutinových stropních panelů vložit do krajní dutiny výztužné mřížoviny s podélnou výztuží. Zároveň se do krajní dutiny vloží průběžná výztuž stykovaná přesahem a celý prostor dutiny se zabetonuje (neaktivní způsob sanace). Průběžná výztuž v dutině přenáší tahové síly ve vodorovných stycích, které jsou vlivem působením zimních teplot, podstatně zmenšuje velikost svislých trhlin ve styku a zesiluje stropní dílce v případě snížené únosnosti krajního žebra stropního panelu. Aktivním způsobem lze trhliny eliminovat vnesením předpětí, kdy je podélná výztuž nahrazena táhlem. Táhlo lze použít u předsazených lodžií.
  • Pro zajištění funkce vodorovného styku v nejvíce poškozené oblasti, tj. u vnějšího límce lodžie je nutné odstranit narušený beton v čele lodžiového stropního dílce až na zdravé jádro, obnažit výztuže (min. 30 mm na nezrezivělé části výztuže, min. 20 mm odstranění betonu v okolí výztuže), odstranit zkorodované vrstvy, provést nátěr, adhezní můstek na očištěný nenarušený povrch betonu a dobetonování čela lodžiového stropního dílce (min. krycí vrstvu je třeba zvětšit na 20 mm).
  • Reprofilace zkorodovaných ocelových profilů včetně částí zabudovaných ve stropním panelu.
  • Provedení nového kotvení, které umožňuje cyklické dilatační pohyby konstrukce zábradlí účinkem změny teploty.
  • Celková výměna zábradlí.
  • Veškeré detaily ocelového zábradlí, jeho kotvení a přípoje k železobetonové konstrukci lodžie, napojení a vazba na oplechování a nášlapnou vrstvu vyžadují důsledné posouzení z hledisky dlouhodobé funkční způsobilosti proti účinkům vody, sněhu a vlhkosti.

Poznámka k části 7.11 až 7.14:
Návrhu rekonstrukce lodžie musí předcházet analýza příčin poruch a posouzení, do jaké míry navrhovaná opatření omezují, popř. vylučují tyto příčiny nebo jinak dostatečně sanují konstrukci:

a) Narušení styku stropních a stěnových lodžiových dílců lze částečně řešit rozšířením úložné délky stropních dílců pomocí ocelových nebo betonových příložek kotvených prostřednictvím svorníků ke stávajícím stěnovým dílcům, opravou narušených zhlaví dílců včetně nátěru a ochrany obnažené výztuže a injektáže styku (mezi čely stropních dílců a výplní ložných spár). Nevýhodou popsaného provedení rekonstrukce styku je, že nevylučuje další vznik obdobných poruch. Spolehlivým řešením je poddajné, pružné uložení stropních dílců ve styku použitím např. nekontaktního styku dílců (na konzoly, na trny, výstupky apod.). Takovéto řešeni je však obtížně realizovatelné ve stávající konstrukci a předpokládá úplnou rekonstrukci lodžie.

b) Narušení kotvení konstrukce lodžie k nosné konstrukci budovy je velmi závažnou poruchou, která může v krajním případě vést až ke ztrátě stability a zřícení. Rekonstrukce vyžaduje opravu, resp. zesílení narušené původní kotevní konstrukce včetně její spolehlivé ochrany před korozí a opravy dílců v přiléhajících průřezech. Pokud je stávající řešení vzhledem k celkovému řešení popř. fyzickému stavu nevyhovující, je nutné provést nové kotvení respektující požadavky na poddajnost, pevnost a spolehlivost v čase při působení cyklických klimatických jevů.

c) Povrchový rozpad betonu a krycích vrstev vyžaduje úplné odstranění narušených a málo pevných částí betonu, provedení dodatečné ochrany výztuže a nové vrstvy betonu s použitím speciálních směsí i adhezních můstků, výztužných a kotevních trnů, plastobetonů, a s potřebnou úpravou styčné spáry starého a nového betonu.

d) Úplná rekonstrukce lodžie může být provedena dvěma způsoby. Demontáží stávající konstrukce lodžií v důsledku jejich chybné koncepce a z toho vyplývající nereálnosti docílit jejich opravou dlouhodobě spolehlivého řešení, a provedením nové konstrukce respektující v plném rozsahu zvláštnosti a extrémní podmínky, jimž je konstrukce lodžií vystavena (kvalitní beton dílců, zvýšení krycí vrstvy výztuže, poddajné suché styky dílců, poddajné kotvení k nosné konstrukci budovy), či provedení lodžie s použitím např. pozinkované oceli, u nižších budov dřeva apod. Jiným řešením je úplné uzavření konstrukce lodžie předsazenou skleněnou stěnou s částečně posuvnými díly. Tímto opatřením docílíme zlepšení celoroční spotřeby energie a celoročního (obytného) využití lodžie. Současně tím výrazně omezíme zejména přímé působení vlhkosti a srážkové vody na konstrukci a její styky. Účinky teploty na stávající konstrukci lodžie zůstávají však při tomto řešení téměř nezměněné, pouze s částečným vyloučením extrémních hodnot zejména v zimním období.


6.16 PORUCHY NOSNÝCH ŽELEZOBETONOVÝCH BÁLKÓNOVÝCH DÍLCŮ

Projev poruchy

  • Narušení a rozpad nášlapné a podkladní vrstvy, narušení hydroizolace a oplechování.
  • Rozpad a koroze betonu balkónového dílce.
  • Opadávání krycí vrstvy, koroze a obnažování výztuže.
  • Narušení a koroze kotvení balkónového zábradlí.
  • Zatékání do interiéru, vznik plísní.

Příčiny poruchy

  • Nesprávně navržené a nekvalitně provedené nášlapné a podkladní vrstvy, hydroizolace a oplechování.
  • Nekvalitní beton (nedostatečně zhutněný, mezerovitý apod.), malé krycí vrstvy výztuže.
  • Nesprávné detaily kotvení zábradlí.
  • Chybné provedení výztuže (pokleslá výztuž).

Důsledky poruchy

  • Narušení statické bezpečnosti nosné konstrukce balkonu a zábradlí.
  • Zatékání, ztráta funkční způsobilosti.
  • Vznik plísní v interiéru.

Diagnostika poruchy

  • Posouzení projektového řešení (analýza projektových vad).
  • Nedestruktivní vyšetření kvality betonu.
  • Průzkum uložení a dimenzí výztuže (Profometr, odkrytí výztuže).
  • Stanovení hloubky karbonatace betonu.
  • Zjištění rozměrů konstrukce (stanovení zatížení).

Sanace poruchy

  • Značně narušené železobetonové desky balkonů, nesprávně navržená a provedená výztuž vyžaduje vybourání – odřezání balkónů a provedení nové předsazené balkónové konstrukce (např. ocelová, pozinkovaná konstrukce samostatně založená resp. zavěšená a kotvená do nosné panelové konstrukce).
  • Při narušení nosných železobetonových balkónových desek v omezeném rozsahu je nutné provést ošetření nosné výztuže, sanaci krycích vrstev na horním a spodním líci desky, provedení spádové vrstvy (včetně adhezního můstku), funkčně spolehlivého hydroizolačního systému, nové nášlapné vrstvy (doporučuje se provedení suché dlažby, nášlapného roštu, popř. nášlapné lité nebo stěrkové vrstvy s nízkým modulem pružnosti a s potřebnou odolností proti mechanickému oděru a proti účinkům vnějšího prostředí).
  • Pokud v některé části balkónové desky dojde k obnažení výztuže, je nutno obnažení rozšířit tak, aby došlo k odhalení i nezrezivělé části prutů v délce alespoň 30 mm a výztuž byla z betonu uvolněna po celém jejím obvodu tak, aby mezi ní a betonem byla vůle minimálně 20 mm. Poté je nutné výztuž řádně očistit od veškerých korozních zplodin, v menším rozsahu je možné použít ocelový kartáč, modernější metodou je čištění pomocí stlačeného vzduchu a abrazivními látkami nebo tlakovou vodou s pískem.
  • Pokud výztuž vlivem koroze ztratila více než 25 % z plochy svého průřezu, je nutné její zesílení, které se provede buď přivařením příložek z boků původní výztuže, moderní metodou je připojení nových prutů objímkami nebo závitovým spojením.
  • Obnažené pruty je nutné opatřit antikorozním nátěrem na polyuretanové nebo polymercementové (polymery, cementová pojiva a anhibitory koroze ve vodním roztoku) bázi. Na čele a dolním povrchu balkónové železobetonové desky je vhodné provést adhezní můstek a novou reprofilaci s použitím např. polymercementové směsi (PPC) nebo kompozitní malty (PC) nanášené ručně či stříkáním. Touto úpravou lze docílit zvětšení krycí vrstvy výztuže na 20 mm.

Poznámka:
Provedení nášlapné vrstvy z keramických dlaždic vzhledem k tepelně dilatačním pohybům, vzniku vlasových trhlin ve spárách s nízkou pružností a trvanlivostí spárovacích hmot nemá dostatečnou spolehlivost a životnost.


LITERATURA A SOUVISEJÍCÍ NORMY

[5] WITZANY, J. a kolektiv: Konstrukce pozemních staveb 60, Poruchy a rekonstrukce staveb 2. díl – vysokoškolská skripta FSv, Vydavatelství ČVUT, Praha 1995

[6] MATOUŠEK, M. – DROCHYTKA, R.: Atmosférická koroze betonů – IKAS a ČKAIT, Praha 1998

[7] EMMONS, P. – DROCHYTKA, R. – JEŘÁBEK, Zd.: Sanace a údržba betonu v ilustracích – Akademické nakladatelství CERM, s. r. o., Brno 1999

[8] ČSN EN 1543: 1998 Výrobky a systémy pro ochranu a opravy betonových konstrukcí – Zkušební metody – Stanovení vývoje tahové pevností polymerů

[9] ČSN EN 1770: 1998 V a S pro O a OBK – Zkušební metody – Stanovení koeficientu teplotní roztažnosti

[10] ČSN EN 1504-1: 1998 V a S pro O a OBK – Definice, kontrola kvality a posuzování shody – Díl 1: Definice

[11] ČSN EN 12190 V a S pro O a OBK – Zkušební metody. Stanovení pevností v tlaku správkových malt

[12] ČSN EN 1799 V a S pro O a OBK – Zkušební metody – Zkoušky pro stanovení vhodnosti adhezity pro použití na povrch betonu

[13] pr. EN 1542: 1999 V a S pro O a OBK – Zkušební metody. Stanovení soudržnosti odtrhovou zkouškou

[14] ENV 1504 – 9: 1997 V a S pro O a OBK – Definice, požadavky, kontrola kvality a hodnocení shody – Díl 9: Obecné zásady pro použití výrobků a systémů

[15] ČSN P ENV 1992 – 1 – 6: 1994 (ČSN 73 1201) Navrhování betonových konstrukcí

[16] ČSN 73 1373: 1981 Tvrdoměrné metody zkoušení betonu

[17] ČSN 73 0038: 1986 Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí při přestavbách

[18] ČSN 73 0080: 1985 Ochrana stavebních konstrukcí proti korozi. Názvosloví

[19] HENNING,O. – LACH, V.: Chemie ve stavebnictví, SNTL Praha, 1983, 216s

[20] PAPADAKIS, V. G.: Effect of composition, environmental factors and cement-lime coating on concrete carbonation. „Materials and Structures“, 1992, 25, 293 – 304

[21] ROVNANÍKOVÁ, P. – TEPLÝ, B. – KERŠNER, Z.: Modelování karbonatace betonu s vápenocentovou omítkou. „Věda a výzkum“, 1993, 12, 7-12

[22] VAVŘÍN, F., KRETZL, K.: Ochrana stavebního díla proti korozi, SNTL Praha, 1987

[23] MAYS, G. a kol.: Durability of Concrete Structures, E & FN Spon, 1992


PŘÍLOHA BAREVNÝCH VYOBRAZENÍ

Obr. 12 Porušení styku mezi podélnou stěnou, příčnou stěnou a stropní konstrukcí v nejvyšším podlaží

Obr. 13 Trhlina ve styku podélné a štítové stěny (T 08 B)

Obr. 14 Porušení styku mezi stropními dílci a styku mezi stěnovými dílci trhlinami

Obr. 15 Trhlina ve styku schodišťového dílce a nosné stěny

Obr. 16 Porušení styku mezi obvodovou a příčnou stěnou, porušení vodorovného styku mezi stropním dílcem a stěnovým a obvodovým dílcem. Z obrázku je současně patrné zatékání do styků mezi obvodovými dílci

Obr. 17 Trhlina mezi obvodovou stěnou, příčnou stěnou a stropní konstrukcí

Obr. 18 Porucha svislého styku mezi příčnou nosnou stěnou, obvodovou stěnou a stěnou lodžie

Obr. 19 Odlupování a rozpad povrchových vrstev dílců, porucha styku lodžiových dílců

Obr. 20 Koroze sloupku zábradlí z otevřených profilů

Obr. 21 Ocelový sloupek zábradlí po odstranění podlahových vrstev a otevření krajní dutiny

Obr. 22 Trhliny v sendvičovém obvodovém plášti, narušená povrchová úprava

Obr. 23 Zatékání, narušení a odpadávání krycích vrstev, koroze výztuže

Obr. 24 Zatékání do styku mezi lodžiovým stropním panelem a obvodovým pláštěm, odlupování krycích vrstev, koroze výztuže

Obr. 25 Narušení nadokenního překladu, zatékání, rozpad betonové krycí vrstvy, koroze výztuže

Obr. 26 Narušení čela lodžiového stropního dílce, narušení povrchových vrstev

Obr. 27 Narušení záhlaví a paty dílců lodžiové stěny, čel lodžiových stropních dílců a stykového betonu, koroze spojovací výztuže

Obr. 28 Odlupování povrchové úpravy s vysokým difuzním odporem

Obr. 29 Odlupování povrchové vrstvy, nekvalitně provedené zatmelení spár



Obory a specializace: , , , ,