Sanace objektu Red House v Moravské Ostravě
Více než dvacet let stál na frekventované třídě 28. října, téměř v centru Ostravy, rozestavěný železobetonový skelet s velmi nejasnou budoucností ohledně dalšího využití. Sedmipodlažní objekt s částečnou střešní nadstavbou tak od roku 1990 bez jakýchkoliv stavebních úprav stál v centru města vystaven vlivům počasí i agresivitě prostředí, přičemž nosné ocelové sloupy i kazetové železobetonové desky byly bez jakékoliv ochrany.
EARCH.CZ , 10. 8. 2010
popis stávající konstrukce
Původní projektová dokumentace se nedochovala, avšak byla možnost spolupráce s autorem statické části Ing. Fialou, který potvrdil, že předpokládané využití konstrukce byla administrativní budova s navrženým užitným normovým zatížením 4 kN/m2.
Z důvodu chybějící projektové dokumentace bylo provedeno nové zaměření stávajícího stavu a technický stav objektu byl vyhodnocen na základě dvou stavebně-technických průzkumů, které se uskutečnily v letech 2002 a 2008. Nově byl proveden přepočet konstrukce původním statikem v prosinci 2008.
Stávající konstrukce sedmipodlažního objektu Red House Ostrava je rozdělena na tři dilatační celky. Je tvořena železobetonovými stěnovými a schodišťovými jádry, ocelovými vinutými sloupy VSŽ spirálovitě svařovanými z oceli řady 37, o průměru 530 mm a tloušťce stěny 8 mm v krajních polích a průměru 720 mm a tloušťce stěny 8 mm ve vnitřních polích. Sloupy jsou vyplněny betonem B25. Vodorovné konstrukce tvoří železobetonové kazetové stropy realizované systémem spouštěného bednění Liftform. Celková tloušťka desky je 480 mm, vlastní deska má tloušťku 80 mm, zbylých 400 mm připadá na žebra. Rozměr kazety je 900 x 900 mm. Pouze v oblasti hlavic sloupů je deska v plné tloušťce 480 mm. Nadstavba v 7. NP měla krov řešeny jako ocelovou rámovou konstrukci. Vlastní nadstavbu tvořily železobetonové stropní desky uložené na prefabrikovaných průvlacích a prefabrikovaných sloupech. Obezdívka byla z pěnosilikátových tvárnic, část soklu z plných pálených cihel.
výsledky stavebně-technického průzkumu
Uvedené průzkumy předpokládaly, že stropní desky a stěny výztužných jader jsou z betonu B20, výztuž je z oceli 10 425 (V) a 10 216 (E).
Původně byly sloupy navrženy z betonu třídy B35, dle průzkumů odpovídá beton třídě C30/37. Stropy a stěny byly původně navrženy z betonu třídy B20, dle průzkumů odpovídá beton třídě C16/20. Objemové hmotnosti betonu a dynamický modul pružnosti vykazovaly poměrně nízké hodnoty, objemová hmotnost betonu byla naměřena v rozmezí 2 100 až 2 300 kg/m3, dynamický modul pružnosti v průměru cca 26 GPa.
Již při vlastních průzkumech vše nasvědčovalo skutečnostem, že byla použita neoptimalizovaná skladba betonové směsi (těžené kamenivo-kačírek s tvarovým indexem > 3), docházelo k nedokonalému zpracování betonu (segregace kameniva) a byl použit vyšší vodní součinitel.
Výztuž desek, tvořena u horního povrchu sítí 150 x 150 ∅ 4 mm, je na řadě míst zcela bez krytí, jinde má krytí až 40 mm. Žebra kazet mají dle průzkumu krytí horní výztuže cca 60 mm, v dolní části má výztuž žeber krytí v rozmezí 28 až 52 mm.
Žebra kazet jsou dále vyztužena sítí z prutů profilu 8 mm 10 425 (V), které tvoří v profilu kazety třmínkovou i podélnou vyztuž. Tato výztuž má krytí v rozmezí 0 až 60 mm, místy vystupuje z povrchu betonu a v důsledku absence alkalického prostředí je zkorodovaná.
Chemické rozbory betonu prokázaly, že obsah dusičnanů a chloridů je v obvyklých hodnotách, avšak obsah síranů je značně zvýšený do hloubky 30 až 50 mm.
Dále chemické rozbory prokázaly, že pH betonu je velmi nízké (8,5 až 11,5). Skutečnost, že karbonatace betonu postoupila do hloubky až 40 mm, znamená, že při celkové tloušťce desky 80 mm již není po celé tloušťce desky původní pH betonu. Z této skutečnosti musí pak vycházet i navrhovaný způsob sanace.
Závěr chemického rozboru byl jednoznačný: krycí vrstvy betonu nemají dostatečnou pasivační schopnost vůči výztuži do hloubky 40 až 50 mm (z důvodu nerovnoměrné kvality betonu vzniklé mimo jiné jeho nedokonalým zpracováním). Lze usuzovat na počáteční degradaci cementového tmele.
rozsah sanačních prací
Investor plánuje využít objekt pro administrativní účely. Zjištění uvedena ve stavebně-technickém průzkumu ho vedla k rozhodnutí, že stávající skelet bude sanovat, namísto alternativy demolice.
přípravné práce:
rozebrání, odvoz a likvidace ocelové konstrukce svařovaných rámů z válcovaných profilů I 180 na úrovni nejvyšší stropní desky (v 7. NP), rozebrání, odvoz a likvidace hrubé stavby z plných cihel a plynosilikátových tvárnic na úrovni nejvyšší stropní desky (v 7. NP), demolice železobetonových konstrukcí nad úrovní nejvyšší stropní desky, odstranění betonové mazaniny na železobetonové desce v 7. NP, vyklizení prostor stávajícího skeletu (od vegetace, odpadků, stavební sutě apod.), nutné hrubé terénní úpravy a vymýcení náletové vegetace v pasu šířky cca 2 m po obvodu skeletu, vyčištění dilatačních spár mezi jednotlivými dilatačními úseky od heraklitových desek, demontáž ocelového rámu na boku skeletu.
sanační práce:
sanační práce na stropních a podlahových plochách jednotlivých podlaží, protikorozní ochrana ocelobetonových sloupů, likvidace vzniklého stavebního odpadu.
Pozn.: součástí prací nebyla sanace schodišť, podest a stěn jednotlivých ztužujících jader.
realizace sanačních prací
Pro sanaci objektu Red House Ostrava byly použity sanační materiály (viz tabulku) firem BASF (na všech dilatačních celcích ve 4. až 6. NP pro podlahy a stropy a v 7. NP pro podlahu) a MAPEI (na všech dilatačních celcích pro strop v 1. PP a podlahy a stropy v 1. až 3. NP).
Sanační materiál
antikorozní ochrana výztuže: Emaco Nanocrete AP Mapefer 1K
reprofilační malta pro hrubou reprofilaci: Emaco S88C Mapegrout T60
reprofilační malta pro jemnou reprofilaci: Emaco R305 Monofinish
zalití trhlin: Epojet
Stavebně-technickým průzkumem prokázaná karbonatace betonu do hloubky až 40 mm při tloušťce desky 80 mm, znamenala, že předúprava povrchu betonu vysokotlakým vodním paprskem neprobíhala klasickým způsobem, kdy rozrušení konstrukce je ukončeno až ve chvíli, kdy acidobazický indikátor (nejčastěji fenolftaleinová zkouška) prokáže, že pH předupraveného betonu odpovídá pH zdravého betonu, tj. cca pH 12,5.
Na betonech objektu Red House Ostrava bylo v technicko-stavebním průzkumu prokázáno, že pH betonu není na hranici pasivace výztuže, spíše na hraně, kdy je výztuž ještě vlivem prostředí neutralizována. Z uvedených důvodů bylo cílem otryskání spodního líce a boku všech stropních desek vysokotlakým vodním paprskem odhalení betonu o průměrné minimální pevnosti povrchu v tahu 1,4 MPa, přičemž jednotlivé hodnoty nesměly klesnout pod hodnotu 0,8 MPa. Horní líc stropních desek byl frézován a následně brokován ze stejného důvodu.
Sanační práce se nelišily od běžné sanace jiných objektů:
Antikorozní ochraně obnažené výztuže předcházelo očištění od rzi, prachu, volných nečistot i mastnoty. Následovala aplikace protikorozního ochranného nátěru. Protikorozní nátěr byl nanášen štětcem.
Vlastnímu zalití trhlin v horní části desky předcházela zkouška vhodnosti vybrané zálivkové hmoty, kdy v referenční ploše byl po její aplikaci proveden vývrt za účelem zjištění, do jaké hloubky zálivková hmota pronikla. Vybraná vhodná zálivková hmota byla aplikovaná prostým litím do trhliny, případně úzkým štětečkem do suchých, čistých trhlin zbavených veškerého prachu vyfoukáním stlačeným vzduchem. Nízká viskozita materiálu zajistila penetraci trhlinou až na dno a její postupné vyplnění.
Hrubá reprofilace nebyla na objektu použita plošně. (Při tloušťce desky 80 mm a hloubce karbonatace cca 40 mm by při odstraněni betonu s pH menším než 12,5 zbyla pouze výztuž – proto se odstraňovaly pouze nesoudržné části betonu a v tom případě stačilo použít jemnou reprofilaci. Zbytek takto ošetřené desky, který měl pH cca 10, byl ošetřen inhibitory koroze.) Byla použita pouze v případech, kdy povrch nedosahoval požadovaných hodnot pevnosti v tahu, ať již vlivem mrazů v předešlých letech, nedokonalého zpracování betonové směsi či dalším technologickým pochybením v období výstavby objektu.
Jemnou reprofilaci na objektu bylo nutné rozdělit na reprofilaci spodního líce a boků desek a reprofilaci horního líce desek. Jak bylo uvedeno, spodní lic desek a boky byly předupravený vysokotlakým vodním paprskem, zatímco horní líc stropních desek byl frézován a následně brokován.
Obnovení protikorozní ochrany sloupů předcházelo otryskání povrchu sloupů na stupeň Sa 2 1/2 za ochrannou stěnou, následovala aplikace základního, posléze vrchního nátěru
diagnostické práce v průběhu sanačních prací
Během realizace sanačních prací, po otryskání zdegradovaných vrstev betonu stropních kazet, bylo zjištěno, že deska A2 v 6. NP vykazuje oproti ostatním patrům abnormality. Již na pohled bylo dle barevného odstínu betonu vidět, že byl použit jiný druh betonu a že zde ve zvýšené míře docházelo k segregaci hrubého kameniva. Při tloušťce desky 80 mm bylo až 70 mm betonu tvořeno jemnozrnnou maltou.
Na základě tohoto nepříznivého výsledku byly poptány další průzkumné práce, které měly za úkol najit odlišnosti od původního projektu a zároveň měly poskytnout podklady pro nový statický výpočet. Pro ověření, zda výztuž uložená v konstrukci odpovídá projektu, byla dne 10. 10. 2009 provedena radiografická kontrola výztuže desky A1 a A2 v 6. NP objektu. Protože v bezprostřední blízkosti skeletu je budova Finančního ředitelství a ČSSZ, uskutečnila se radiografická kontrola o víkendu. Kontrola potvrdila, že vyztuž na desce A2 odpovídá původnímu projektu.
Výsledky diagnostických prací byly použity pro přepočet a návrh, zda a jakým způsobem bude deska v 6. NP zachována.
závěr
Příspěvkem chtěli autoři ukázat, že i železobetonové konstrukce v takovémto stupni zachovalosti lze sanovat a prodloužit jejich životnost. Železobetonový skelet v centru Ostravy byl dvacet let vystaven velmi agresivnímu prostředí, přesto nebylo přistoupeno k demolici a po dostavbě bude využit jako administrativní budova. Stavební práce na rekonstrukci objektu Red House v Moravské Ostravě v současnosti pokračují. Opláštění sanovaného železobetonového skeletu úplně změní podmínky vlivu prostředí a mnohonásobně zmenší možnost karbonatace betonu.
Název: Sanace Red House
Investor: Red House Development, a. s.
Hlavní zhotovitel: Infram, a. s.
Průzkumné práce: znalecký ústav Stavexis
Radiografická kontrola výztuže: Ústav stavebního zkušebnictví VUT v Brně
Statický výpočet: Bestex
Projekt sanace: Hladík a Chalivopulos, s. r. o.
Sanační práce: OHL ŽS, a. s., divize speciálních technologií
Předpokládaná doba realizace: 127 dní
Příspěvek na toto téma zazněl na konferenci Sanace 2010.
Ing. Jiři Zmek (zmek@infram.cz), Ing. Martin Luňaček (lunacek@infram.cz) oba: Infram, a. s., Peluškova 1407, 198 00 Praha 9–Kyje, www.infram.cz
Psáno pro časopis Beton TKS 3/2010
