Spriahnuté steny pre vodonepriepustné betónové konštrukcie

Spriahnuté (prefa-monolitické) železo­betónové steny typu betón-betón sú tvorené dvomi prefabrikovanými be­tónovými panelmi, ktoré sú navzájom spojené výstužou a monolitickým jadrom. Pri dodržaní určitých zásad vyhovujú aj požiadavkám na vodonepriepustnosť.

Oproti monolitickým majú spriahnuté vodonepriepustné steny viaceré výhody:

Nevýhody spriahnutých stien sú:

V monolitickom jadre sa môžu medzi panelmi vyskytovať chyby: štrkové hniezda, studené pracovné škáry, kaverny pod prestupmi a pod. Pri výstavbe spriahnutých stien sú preto vyššie nároky na kontrolu spracovania betónu a tesnenia škár jadra. Oprava priesakov v spriahnutej stene je preto zvyčajne zložitejšia a náklad­nejšia ako pri monolitických stenách.

Vodonepriepustné konštrukcie patria medzi náročnejšie betónové konštrukcie. Aktuálne platné smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie [1] až [4] (ďalej smernice) spolu s publikáciou [5] predstavujú základný pilier pre úspešný návrh zhotovenie vodonepriepustnej betónovej konštrukcie. Steny sú individuálne prispôsobené účelu a usporiadaniu konštrukcie (napr. suterén budov verzus nádrž). Kritickým miestom spriahnutých stien vo vodonepriepustných konštrukciách sú zvislé stykovacie škáry prefabrikovaných panelov a vodorovné škáry na styku panelov a základovej dosky.

Spriahnuté (prefa-monolitické) steny sa skladajú z dvoch vzájomne spojených prefabrikovaných panelov na stavbe vyplnených čerstvým betónom. Hrúbka prefabrikovaných panelov je od 40 do 75 mm v závislosti od okolitých podmienok a stupňa prostredia. Spriahnuté steny sú vyrábané v celkových hrúbkach 240 až 450 mm. Prefabrikované panely sú vyrábané do výšky 3 m a dĺžky 6 až 7 m (maximálne 12 m). V prípade väčších výšok podlaží ako 3 m je možné prefabrikované panely otočiť o 90° do zvislej polohy, čím sa dosiahne výška 6 až 7 m (v špeciálnych prípadoch vyššie), potom je vzdialenosť styčných škár 3 m. Rozmerové obmedzenia sú najmä z dôvodu prepravy panelov na stavbu. Pri použití panelov v štandardnej polohe je v závislosti od dĺžky stien pri menších objektoch postačujúci aj jeden panel, z čoho vyplýva, že pracovné škáry sú len v rohoch objektov. [6]

Návrh vodonepriepustných stien sa riadi okrem základných noriem pre navrhovanie betónových konštrukcií ČSN/STN EN 1992 – 1‑1, ČSN/STN EN 1992 – 1‑1/NA a ČSN/STN EN 206+A1 aj smernicami [1] až [4], ktoré upravujú požiadavky na používateľnosť vodonepriepustných betónových konštrukcií a minimálnu hrúbku stien. Uvedené smernice špecifikujú aj po­žiadavky na výrobu, dodávku a montáž stenových panelov, betonáž na stavbe, ako aj požiadavky na tesnenie škár, ktoré sú nad rámec požiadaviek EN noriem pre navrhovanie.

Minimálna hrúbka stien, ako aj svetlá vzdialenosť medzi prefabrikovanými panelmi stien sú uvedené v smerniciach. Minimálne hrúbky prvkov vodonepriepustných konštrukcií v závislosti od triedy namáhania sú uvedené v tab. 1. V zásade sa hrúbka stien navrhuje na základe priameho zaťaženia. Nepriame zaťaženie narastá so zväčšujúcou sa hrúbkou prvku, a preto je potrebné pri väčších hrúbkach väčšie množstvo výstuže na kontrolu šírky trhlín. Hrúbka stien musí byť zvolená tak, aby bola možná jednoduchá betonáž jadra s prihliadnutím na hrúbku be­tónovej krycej vrstvy výstuže, množstvo požadovanej výstuže a tesnenie škár a ďalších zabudovaných prvkov. Aby bola možná montáž vnútorných tesnení pracovných škár a ich dobré spojenie s betónom, stanovujú smer­nice minimálne svetlé vzdialenosti prefabrikovaných panelov v závislosti od najväčšieho zrna kameniva betónu monolitického jadra pre steny s malými vzdialeno­sťami medzi výstužou alebo vysokým stupňom vystuženia. (tab. 2). Pri navrhovaní hrúbky spriahnutých stien sa musí uvážiť aj minimálna vzdialenosť medzi tesniacimi pásmi a výstužou uvedená v DIN 18197 [6]. Pri uvážení týchto požiadaviek môžu byť minimálne hrúbky stien uvedené v tab. 2 nedostatočné a hrúbka musí byť väčšia.

Pomer medzi dĺžkou a výškou panelu spriahnutých stien by mal byť v závislosti od celkovej hrúbky nasledovný [5]:

Smernice rozlišujú tri koncepcie návrhu a zhotovenia vodonepriepustných konštrukcií:

Koncepcia návrhu a zhotovenia vodonepriepustných konštrukcií je závislá aj od špecifických okrajových podmienok pre daný objekt. Predpokladom koncepcie 2 je, že v trhline je priesak vody a platia hraničné hodnoty šírok trhlín uvedené v tab. 3. Samoutesnenie môže byť obmedzené, resp. k nemu nedochádza, ak obsah uhličitanu vápenatého vo vode je > 40 mg/​​l, alebo nie je prítomný oxid uhličitý, napr. z dôvodu zamedzenia prístupu k trhline povrchovou úpravou konštrukcie [1].

Pri koncepcii 2 nemožno vylúčiť krátkodobý priesak vody. Z toho dôvodu sa koncepcia 2 vylučuje pri budovách s triedou využitia A (stavebné objekty napr. bytové domy alebo skladovacie priestory pre tovary s veľkou citlivosťou na vlhkosť, kde nie sú prípustné priesaky vody v kvapalnej forme), je vhodná iba pre budovy s triedou využitia B (stavebné objekty napr. podzemné garáže, inštalačné a zásobovacie šachty a kanály, skladovacie priestory pre tovar s menšou citlivosťou na vlhkosť, kde sa priesak vody pripúšťa v obmedzenej miere). Pre triedu využitia A je vo všeobecnosti vhodná koncepcia 1, v osobitných prípadoch aj koncepcia 2.

Použitie koncepcie 3 je vhodné len v prípade, ak sú presakujúce trhliny prístupné na dodatočné utesnenie.

Bez ohľadu na zvolenú koncepciu návrhu a zhotovenia sa môžu vo vodonepriepustných prvkoch vyskytnúť neplánované deliace trhliny. Trhliny prepúšťajúce vodu musia byť utesnené v súlade so smernicami. Spôsob dodatočného utesnenia deliacich trhlín by mal byť uvedený v technickej správe projektu.

Výstuž jadra spriahnutej steny musí byť navrhnutá tak, aby priestor medzi panelmi bol vyplnený dobre spracovaným betónom. Všetky pracovné škáry sa vopred naplánujú a vyhotovia podľa projektu. Úprava neplánovaných pracovných škár (napr. v dôsledku nepredvídaného prerušenia betonáže) sa konzultujú s projektantom.

Pre spriahnuté steny sú typické pracovné škáry na styku panelov. Tieto musia byť vyhotovené ako prie­rez s riadenou trhlinou (nepravou škárou), t.j. s plánovaným oslabením betónového prierezu. Pre triedu využitia A je potrebné do spojov panelov vložiť tesniace pásy alebo tesniacu rúrku. Tesnenie škáry musí utesniť aj deliace trhliny, ktoré vzniknú pri deformácii spoja s možnosťou otvárania trhliny. Pre triedu využitia B je možné namiesto tesniaceho spoja využiť alternatívne aj kontrolu maximálnej šírky deliacich trhlín výstužou s uvážením ich samoutesnenia. [6]

Na zhotovenie spriahnutej steny je možné použiť len nepoškodené panely. Ak sa počas montáže objavia trhliny, musia byť utesnené podľa smernice [2]. Pred montážou stenových panelov musia byť pracovné škáry očistené a navlhčené. Montované panely musia byť osadené minimálne 30 mm nad konštrukciu základov. Vnútorné steny panelov spriahnutých stien musia byť pred betonážou jadra dostatočne navlhčené. Vlhčenie sa môže robiť len pri povrchovej teplote panelov nad 0 °C. [5]

Pri betonáži stien sa nesmie prekročiť rýchlosť betonáže uvedená v montážnych predpisoch. Musia sa dodržiavať všeobecné podmienky ČSN/STN EN 13670. Betón by mal byť rovnomerne ukladaný vo vodorovných vrstvách vysokých približne 500 mm. Po celej dĺžke betónovaného úseku by mal mať betón rovnakú výšku. Vodorovné pracovné škáry po výške panelu nie sú povolené. Môžu byť iba v úrovni stropných dosiek. Betón musí byť dôkladne zhutnený, aby sa zabránilo vzniku dutín a štrkových hniezd a aby sa zabezpečila dostatočná súdržnosť medzi betónom prefabrikovaných panelov a monolitického jadra. Začiatočný a konečný čas jednotlivých pracovných záberov, ako napr. vlhčenie, vyloženie domiešavača a betonáž, musia byť zapísané v stavebnom denníku.

Smernice pre vodonepriepustné betónové konštrukcie predpokladajú, že betón jadra a prefabrikovaných panelov steny tvoria monolitický prvok. Z tohto dôvodu musia mať vnútorné povrchy prefabrikovaných panelov dostatočnú drsnosť.

Pri výrobe prefabrikovaných panelov sa drsnosť povrchu dosahuje použitím čerstvého betónu vhodného zloženia a konzistencie prispôsobených spôsobu zhutňovania, prípadne aj dodatočným zdrsnením povrchu oceľovým zhŕňačom, resp. inou technológiou. Na následujícich obr. je vidieť spojenie panelov so zdrsneným vnútorným povrchom spojených priehradovou výstužou.

Podľa [5] a [7] sa vyžaduje povrch s drsnou spriahovacou plochou, ktorého priemerná drsnosť povrchu Rt musí byť najmenej 0,9 mm (lepšie Rt > 1,5 mm). Priemerná drsnosť povrchu sa musí určiť pomocou metódy pieskovej plochy podľa ČSN/STN EN 1766 prvou skúškou a mesačne počas prebiehajúcej výroby na samotných paneloch s plochou najmenej 1 m² vo veku troch dní po výrobe. Zdokumentovať sa musí výroba skúšobných dosiek i výsledky skúšky hĺbky drsnosti.

Stenové panely sú vyrábané vo výrobni prefabrikátov. Maximálne rozmery stenových prvkov sú obmedzené možnosťou výrobných zariadení, dopravných prostriedkov a na mieste nosnosťou žeriavu. Dvere, okná, prestupy potrubí, niky atď., ako aj prepravné prvky na montáž sú už osadené v stenových prvkoch vo výrobnom závode a musia sa podrobne naplánovať.

Pri návrhu panelov treba splniť požiadavky časti 9.6 v norme ČSN/STN EN 1992 – 1‑1 a ČSN/STN EN 1992 – 1‑1/NA. Na hrúbku prefabrikovaných panelov má vplyv hrúbka betónovej krycej vrstvy, ktorá závisí od stupňa prostredia. V závislosti od stupňa prostredia sú zvyčajne potrebné hrúbky panelov medzi 50 a 70 mm. [6]

Podľa spôsobu stykovania sa rozlišujú rôzne spôsoby spojenia steny so základovou doskou, ktoré ovplyvňujú aj minimálnu hrúbku steny. Dalšie dva obr. znázorňujú príklady usporiadania pracovnej škáry medzi základovou doskou a stenou bez stykovacej výstuže a so stykovacou výstužou. V závislosti od toho, či je betónové jadro nevystužené, alebo vystužené, je treba riešiť aj výstuž v mieste spojov jednotlivých panelov.

Pri návrhu a realizácii stien je potrebné zvážiť nasledovné konštrukčné, technologické a výrobné opatrenia [6]:

Konštrukčné opatrenia:

Technologické opatrenia:

Vodonepriepustné konštrukcie so spriahnutými stenami sú vhodné pre návrhové koncepcie 1 a 2, kde sa požaduje konštrukcia bez deliacich trhlín, resp. sa uvažuje so samoutesnením trhlín. Pracovné škáry spriahnutých stien sú dané rozmermi styčných spojov prefabrikovaných panelov. Všetky škáry musia byť navrhnuté a zhotovené ako vodonepriepustné. Návrhová koncepcia 3 nie je vhodná pre spriahnuté steny z dôvodu komplikovanosti dodatočného utesnenia trhlín. Dodržaním vyššie uvedených opatrení a odporúčaní smerníc je možné zhotoviť spriahnuté steny, ktoré budú spĺňať nielen požiadavky na únosnosť a vodo­neprie­pustnosť, ale aj na pohľadový betón.