věda nosné a <strong>konstrukce</strong> výzkum v praxi <strong>staveb</strong>text Ivan Harvan | grafické text A podklady | grafické archiv podklady autoraaPosudzovanie panelových budov podľapožiadaviek platných európskych noriemDoc. Ing. Ivan Harvan, PhD.Autor je dlhoročným pedagogickýma výskumným pracovníkom katedrybetónových konštrukcií a mostov naStavebnej fakulte STU v Bratislave.Odborne sa orientuje na navrhovaniea vyšetrovanie nosných betónovýchkonštrukcií budov. V tejto oblastipublikoval 6 kníh, je spoluautorom1 knižnej publikácie a autorom3 vysokoškolských skrípt.E-mail: ivan.harvan@stuba.skČlánok má oboznámiť odbornú verejnosťso zásadami používania novej normySTN ■ 73 1211: 2011 Posudzovanie betónovýchkonštrukcií existujúcich panelových budov,ktorá vstúpila do platnosti vo februári 2011.Norma STN 73 1211: 2011 bola kompletne prepracovaná tak, aby spĺňalanajnovšie požiadavky platných európskych noriem. V plnom rozsahunahradzuje normu STN 73 1211: 1987, ktorá bola zrušená zavedenímsúboru Eurokódov v apríli 2010. Norma je určená na posudzovanieexistujúcich montovaných betónových konštrukcií panelových budovpre bytovú a občiansku výstavbu, ktoré boli zhotovené z obyčajnéhohutného betónu prostého, slabo vystuženého, vystuženého a predpätého.Používanie normy sa uplatní pri dodatočných rekonštrukciách,nadstavbách a zásahoch do nosnej konštrukcie panelových budovsúvisiacich s obnovou bytového fondu. Nepredpokladá sa použitietejto normy na navrhovanie betónových konštrukcií nových panelovýchbudov.Norma STN 73 1211: 2011 Posudzovanie betónovýchkonštrukcií existujúcich panelových budovPosudzovanie existujúcich konštrukcií panelových budov je v súčasnostivýznamnou technickou úlohou. Inžinieri môžu používať špecifické metódyhodnotenia, ktoré umožnia predĺžiť životnosť konštrukcií panelovýchbudov, obnoviť, prípadne zvýšiť úroveň užívania bytového fondu a znížiťnáklady objednávateľov. Konečným cieľom je obmedziť <strong>staveb</strong>né opatreniana úplné minimum, pričom tento cieľ je v úplnom súlade so zásadamitrvale udržateľného rozvoja.Niektoré rozsiahlejšie podrobnosti o výpočtových postupoch požadovanýchv norme STN 73 1211: 2011 Posudzovanie betónových konštrukciíexistujúcich panelových budov [2] pri rekonštrukciách panelových budova ďalšie podrobnosti súvisiace so statickou analýzou panelových budovsa uvádzajú v publikácii [1]. Táto publikácia obsahuje tiež prehľadný opiskonštrukcie a statického pôsobenia jednotlivých typov panelovýchsústav aplikovaných v SR, históriu rozvoja ich výstavby v minulostia nadväzujúce problémy pri využívaní a rekonštrukciách bytového fonduv súčasnosti.Materiály a základová pôdaPri posudzovaní existujúcich panelových stavieb sa určí pevnostná triedabetónu/stykovej malty podľa ustanovení STN ISO 13822 [4] uvedenýchv NC.2. Vychádza sa z dokumentácie skutočného zhotovenia stenovýchpanelov, stropných dielcov, nosných stykov panelovej stavby a/alebo vyhodnoteniaskúšok betónu/stykovej malty nosnej konštrukcie v súlade s ustanoveniamiSTN EN 1990 a STN ISO 13822 čl. NA.2.6. Na prevod staršíchznačiek a tried betónu/stykovej malty na pevnostné triedy podľa tab. 3.1STN EN 1992-1-1 alebo STN EN 206-1 sa použije tab. NC.1 STN ISO 13822.Pri posudzovaní existujúcich panelových stavieb sa určí druh betonárskejvýstuže podľa ustanovení STN ISO 13822 uvedených v NC.3. Vychádzasa z dokumentácie skutočného zhotovenia stenových panelov,stropných dielcov, nosných stykov panelovej stavby a/alebo z prieskumu.Druh výstuže sa môže tiež identifikovať podľa úprav povrchubetonárskej výstuže, ktoré sú znázornené v tab. NC.8 STN ISO 13822.Vlastnosti betonárskej výstuže železobetónových nosných častí panelovejstavby navrhnutých a zhotovených podľa platných noriem v minulosti saberú do úvahy podľa STN ISO 13822, tabuliek NC.2, NC.3 , NC.4 . Ak nieje istota pri určení druhu betonárskej výstuže a jej charakteristík, možnoz konštrukcie odobrať vzorky výstuže na skúšky. Odber vzoriek nesmieohroziť nosnú funkciu konštrukcie panelovej stavby.Únosnosť a pretvárne charakteristiky základovej pôdy (moduly pružnosti, prípadnepretvárnosti) sa určia podľa ustanovení normy STN EN 1997-1. Pri posudzovaníexistujúcich panelových budov sa použijú charakteristiky zodpovedajúcekonečnému sadnutiu základov po skončení konsolidácie základovej pôdy.Zaťaženia a ich kombinácieCharakteristické hodnoty úžitkového zaťaženiaCharakteristické hodnoty úžitkového zaťaženia pôsobiaceho v bežnýchpodlažiach panelovej budovy sa určia s prihliadnutím na ustanoveniaSTN EN 1991-1-1. Úžitkové zaťaženie sa vo väčšine prípadov uvažujeako rovnomerne rozložené po ploche stropnej dosky, môže pôsobiťtiež ako líniové alebo sústredené zaťaženie, prípadne ako ich kombinácie.Úžitkové plochy panelovej budovy sa zatrieďujú do základnejkategórie A. Pri plošnom rovnomernom úžitkovom zaťažení sadovoľujú brať do úvahy tieto charakteristické hodnoty: obytné priestoryq k= 1,5 kN/m 2 , schodiská a vstupné priestory q k= 2,0 kN/m 2 ,balkóny a lodžie q k= 2,5 kN/m 2 .Charakteristické hodnoty zaťaženia ľahkými priečkamiCharakteristické hodnoty zaťaženia ľahkými priečkami v bežných podlažiachpanelovej budovy sa určia s prihliadnutím na ustanovenia STN EN1991-1-1. Ak pozdĺžne styky stropných dielcov umožňujú priečny roznoszaťaženia, môže sa vlastná tiaž premiestniteľných priečok uvažovať akonáhradné rovnomerné zaťaženie, ak neprekročí charakteristickú hodnotu3,0 kN/m dĺžky priečky. Toto zaťaženie sa pripočíta k úžitkovému zaťaženiu.Náhradné rovnomerné zaťaženie premiestniteľnými priečkami sadovoľuje brať do úvahy týmito charakteristickými hodnotami:■ vlastná tiaž priečky £ 1,0 kN/m dĺžky priečky q k= 0,5 kN/m 2 ;■ vlastná tiaž priečky £ 2,0 kN/m dĺžky priečky q k= 0,8 kN/m 2 ;■ vlastná tiaž priečky £ 3,0 kN/m dĺžky priečky q k= 1,2 kN/m 2 .50 <strong>staveb</strong>nictví 02/12
uvádzajú v podkladoch, ktoré zabezpečí správca panelového domu.zaťaženie z poľa stropnej dosky neprenáša.smer vetraPriečny rezatikaHw 0hW hBHDsmervetraBW hPôdorysbudovyxy... . . . . . . . . . . ...DhminW = 0podterénomObr. 1. Výpočtová schéma budovy na výpočet síl pôsobením vetra v smere y , uvažovaný a premiestnení celej nosnej konštrukcie panelovej budovy, alebo len▲ Obr. 1. Výpočtová schéma budovy na výpočet síl pôsobením vetra v smere y,priebeh maximálneho charakteristického tlaku wuvažovaný priebeh maximálneho charakteristického 0htlaku w 0hjej častí. Všeobecný opis možností analýzy konštrukcie sa uvádzav 5.1 STN EN 1992-1-1. Overenie existujúcej panelovej budovy je potrebnéNávrhové Charakteristické kombinácie zaťažení hodnoty (jen vodorovného tučně) zaťaženia vetromurobiť v rozhodujúcich prierezoch jej nosných prvkov a ich stykov podľaNávrhové Charakteristické kombinácie zaťažení hodnoty pre vodorovného posúdenie panelovej zaťaženia budovy vetrom sa vytvoria pôsobiacehoskutočná na panelovú možnosť budovu súčasného sa určia výskytu s prihliadnutím zaťažení pôsobiacich na ustanovenia z rôznych zdrojov medzných stavov používateľnosti (vznik, prípadne šírka trhlín, pretvorenia)tak, aby možností sa porušenia pri dosiahnutí medzného stavu únosnosti, ako aj podľazohľadnilaa tiež pravdepodobnosť súčasného výskytu premenných zaťažení v ich maximálnej hodnoteSTN EN 1991-1-4. Obyčajne postačuje uvažovať len dva smery na príslušné kombinácie zaťažení.(sneh, úžitkové zaťaženie, vietor a pod.). Návrhové kombinácie zaťažení pre medzné stavyobojstranného pôsobenia vetra, v budovách vežového charakteruúnosnosti na posúdenie mechanickej odolnosti nosných prvkov, ich stykov a konštrukciepanelovej budovys približnesa vytvoriaštvorcovýmpodľa kombinačnýchpôdorysom saschémodporúčadefinovanýchuvažovaťv STNajENPredpoklady1990 akolineárneho pružného pôsobenia účinkov zaťaženiaSúbor B diagonálny s označením smer (STR/GEO). obojstranného pôsobenia vetra. Maximálny charakteristickýtlak vetra w ohPredpoklady lineárneho pružného pôsobenia účinkov zaťaženia sa dovoľujepoužívať v <strong>staveb</strong>nej praxi na výpočet vnútorných síl (M, N, V, T)zohľadňuje strednú rýchlosť vetra v mhAnalýza vo nosnej výške h konštrukcie nad terénom existujúcej a účinky jeho panelovej turbulencií. budovy Určí sa podľa normy a/alebo napätí (s, t) s tým, že sa zohľadnia špecifické vlastnosti pôsobeniaSTN EN 1991-1-4 v úrovni jednotlivých stropov panelovej budovy podľa prvkov a stykov montovanej panelovej budovy. Pri lineárne pružnostnejVšeobecné obr. požiadavky 1. Je podkladom na analýzu určenie nosnej charakteristickej konštrukcie hodnoty (jen tučně) vodorovnej analýze sa uváži: pôsobenie prierezov bez trhlín, lineárna závislosť napätíVšeobecné výslednice požiadavky w hkvázistáleho na analýzu zaťaženia nosnej konštrukcie pôsobením majú vetra za v úlohu úrovni určiť jednotlivýchpriebeh a vnútornýchŠmyková pomerných pretvorení, poddajnosť stredná zvislého hodnota modulu styku pružnosti (jen betónu tučně) E cm.síl, napätí, pomernýchstropov.pretvorení a premiestnení celej nosnej konštrukcie panelovej budovy,alebo len jej častí. Všeobecný opis možností analýzy konštrukcie sa uvádza v 5.1 STN ENAnalýza stropných dielcov1992-1-1. Overenie existujúcej panelovej budovy je potrebné urobiť v rozhodujúcichHodnoty vodorovného seizmického zaťaženiaAnalýzazvýšenú,stropnýchak súdielcov,súčasneprípadnesplnenépoľa stropnejtietodoskypožiadavky:prierezoch jej nosných prvkov a ich stykov podľa možností porušenia pri dosiahnutína účinky zvisléhozaťaženia, sa môže realizovať rovinným 2D modelom metódou ko-Hodnoty vodorovného seizmického zaťaženia F Akpôsobiacehona panelovú budovu sa určia s prihliadnutím na ustanovenia nečných prvkov so zohľadnením pôsobenia pozdĺžnych stykov stropnýchSTN EN 1998-1.Sadnutie základovej škárySadnutie základovej škáry sa určí ako interakcia priestorovej krabicovejnosnej konštrukcie panelového domu, základov a poddajnosti podložia.Poddajnosť podložia sa vyjadrí prostredníctvom konečného (stabilizovaného)sadnutia v úrovni základovej škáry s prihliadnutím na ustanoveniaSTN EN 1997-1. Priestorová nosná konštrukcia panelového domu a základovsa modeluje so zohľadnením konečného dotvarovania betónu a poddajnostizvislých stykov v nosných stenách. Hodnoty daného sadnutiazákladovej škáry spôsobeného prípadnými zmenami pomerov v podloží(poddolovaním, zmenou vlhkosti zemín a pod.) sa uvádzajú v podkladoch,ktoré zabezpečí správca panelového domu.Návrhové kombinácie zaťaženíNávrhové kombinácie zaťažení pre posúdenie panelovej budovy savytvoria tak, aby sa zohľadnila skutočná možnosť súčasného výskytuzaťažení pôsobiacich z rôznych zdrojov a tiež pravdepodobnosť súčasnéhovýskytu premenných zaťažení v ich maximálnej hodnote (sneh, úžitkovézaťaženie, vietor a pod.). Návrhové kombinácie zaťažení pre medzné stavyúnosnosti na posúdenie mechanickej odolnosti nosných prvkov, ich stykova konštrukcie panelovej budovy sa vytvoria podľa kombinačných schémdefinovaných v STN EN 1990 ako Súbor B s označením (STR/GEO).DnterénhObr. 2. Schémy statického pôsobenia obvodovej steny: a) –stena, b) c) – samonosná – nesená stena, c) – 1 nesená – stropné stena; 1 – dielce, stropné dielce, 2 – priečna nosrovinu2 – priečnaobvodovéhonosná stena v smereplášťa,kolmom3 –naobvodovérovinu obvodovéhostenovéplášťa,panely▲ Obr. 2. Schémy statického pôsobenia obvodovej steny: a) – nosná3 – obvodové stenové panelyAnalýza stenových panelov (jen tučně)Analýza stenových panelov je súčasťou výpočtu účinkov kozaťažení pri posúdení nosných a stužujúcich stien. Nosnú kobudovy vytvára priestorovo tuhý krabicový systém pozostávvodorovných stropných dosiek a zostavy zvislých nosných anosného systému na účinky zvislého a vodorovného zaťaženpriestorovým 3D modelom metódou konečných prvkov so z■ oslabenia stenových panelov dvernými a okennými otvorm■ zvýšenej poddajnosti zvislých stykov medzi stenovými pav úrovni podlaží medzi stenovými panelmi a stropnými diel■ interakcie so základmi a konsolidovaným podložím.Šmyková poddajnosť zvislého styku medzi stenovými pane■ Zvislé styky stenových panelov a pozdĺžne styky stropnýcposunuté o vzdialenosť st tak, aby platilo st 4 h , kde hdielcov na priečny roznos zvislého zaťaženia a konkrétneho podopretiapoľa stropnej dosky. Ak sa vo výpočte stropnej dosky zohľadnil priaznivývplyv krútiacich momentov m xyna veľkosť ohybových momentov m x,m y, je nutné výstuž stropných dielcov posúdiť aj na interakciu účinkovohybových a krútiacich momentov.Podopretie stropných dielcov závisí od konštrukčného systému panelovejsústavy (obr. 2). V niektorých sústavách sú použité samonosné,nesené alebo stužujúce steny, na ktoré sa zaťaženie z poľa stropnejdosky neprenáša.Analýza stenových panelovAnalýza stenových panelov je súčasťou výpočtu účinkov kombináciízvislých a vodorovných zaťažení pri posúdení nosných a stužujúcich stien.Nosnú konštrukciu existujúcej panelovej budovy vytvára priestorovo tuhýkrabicový systém pozostávajúci z rovinných nosných prvkov vodorovnýchstropných dosiek a zostavy zvislých nosných a stužujúcich stien. Analýzutohto nosného systému na účinky zvislého a vodorovného zaťaženia jemožné realizovať priestorovým 3D modelom metódou konečných prvkovso zohľadnením:■ oslabenia stenových panelov dvernými a okennými otvormi;■ zvýšenej poddajnosti zvislých stykov medzi stenovými panelmi a vodorovnýchstykov v úrovni podlaží medzi stenovými panelmi a stropnýmidielcami;■ interakcie so základmi a konsolidovaným podložím.Analýza nosnej konštrukcieexistujúcej panelovej budovyVšeobecné požiadavky na analýzu nosnej konštrukcieVšeobecné požiadavky na analýzu nosnej konštrukcie majú zaúlohu určiť priebeh vnútorných síl, napätí, pomerných pretvoreníŠmyková poddajnosť zvislého stykuŠmyková poddajnosť zvislého styku medzi stenovými panelmi sa považujeza účinne zvýšenú, ak sú súčasne splnené tieto požiadavky:■ Zvislé styky stenových panelov a pozdĺžne styky stropných dielcov súv pôdoryse vzájomne posunuté o vzdialenosť D sttak, aby platilo D st³ 4 h,kde h je hrúbka stenového panela.<strong>staveb</strong>nictví 02/1251