Sanácia havarijného stavu polyfunkčného objektu centroom v Piešťanoch

15. 6. 2020 - Sanace a rekonstrukce | | Stáhnout článek v PDF

Prvé problémy objektu Centroom v Piešťanoch sa objavili skorým vznikom trhlín na nenosných murovaných konštrukciách ešte počas zhotovovania v roku 2010. Po pasportizácii trhlín a jej vyhodnotení odborný posudok [5] jednoznačne poukazoval na významné nerovnomerné sadanie v strednej časti objektu, odporúčal nerobiť len kozmetické úpravy, ale geodetické merania na potvrdenie príčin. Objednávateľ pasportizácie trhlín sa však ozval až po piatich rokoch v roku 2015. Rozvoj trhlín a vznik nových trhlín neprestal ani v priebehu piatich rokov (kozmetické úpravy boli nepostačujúce). Posudok z roku 2015 [6] – po dodaní geodetických meraní aj z roku 2010 – preukázal ako hlavnú príčinu vzniku trhlín nerovnomerné sadanie objektu. Pri posudzovaní deformácií stropných dosiek nad 2. a 3. NP v roku 2015 sa ukázalo, že je nutná rozsiahla sanácia budovy z dôvodu nedostatočnej spoľahlivosti všetkých stropných lokálne podopretých železobetónových dosiek na odolnosť v pretlačení a nedostatočnej odolnosti stĺpov v 1. NP.

Počas zhotovovania polyfunkčného objektu Centroom v Piešťanoch v roku 2010 sa objavili prvé známky problémov v podobe skorého vzniku trhlín v nenosných murovaných konštrukciách. V rovnakom roku bol vyhotovený odborný posudok [5], pričom ešte pred pasportizáciou trhlín na výplňovom murive bolo jeho spracovateľmi odporúčané systematicky osadiť sadrové terčíky na trhliny so šírkou väčšou ako 1 mm na nenos­ných, protihlukových murovaných priečkach, priebežne ich kontrolovať a vyhodnocovať. V priebehu 48 h došlo k roztrhnutiu všetkých sadrových terčíkov. Vyhodnotenie pasportizácie priebehu najširších trhlín so šírkou niekoľko milimetrov jasne ukazovalo na nerovnomerné sadanie podpier vnútorných stĺpov objektu.

Najdôležitejšie závery odborného posudku [5] boli:

  • Najvýraznejšie šikmé trhliny s najväčšou šírkou sa vyskytujú prakticky vo všetkých podlažiach v osi 2. Ich smer a šírka jasne poukazujú na relatívne väčšie sadnutie stĺpa v strede budovy v osi B oproti krajným stĺpom v osi A a osi C.…“
  • Priebeh a šírky trhlín poukazujú na nerovnomerné sadnutie stĺpa v osi B približne o 5 mm oproti krajnej podpore v osi A a v osi C od zabudovania a omietnutia priečok do dátumu 16. 7. 2010, kedy boli zmapované a zakreslené priebehy a šírka trhlín.“
  • Pokiaľ sa nepotvrdí geodetickými meraniami zastavenie nerovnomerného sadania, neodporúčame kozmetické úpravy murovaných priečok, nakoľko predpokladáme ďalšie poškodenia nenosných konštrukcií v objekte…“

Odporúčanie spracovateľov posudku bolo nerobiť len kozmetické úpravy, ale urobiť geodetické merania pre potvrdenie prípadného nerovnomerného sadania stavby a priehybov stropných dosiek. Geodetické merania bolo odporúčané vztiahnuť na štátnu geodetickú sieť. Ďalej bolo odporúčané po niekoľkých mesiacoch vyhodnotiť geodetické merania, ako aj rozvoj šírok trhlín a na základe týchto vyhodnotení navrhnúť opatrenia, ktoré by odstránili príčiny vzniku trhlín.

Po päťročnej odmlke prišla nová objednávka preverenia príčin stále rastúcich šírok trhlín, ako aj pribúdania nových trhlín na nenosných murovaných stenách budovy. Na viacerých miestach objektu boli trhliny v priebehu piatich rokov viacnásobne opravované. Kozmetické úpravy však nepomáhali a niektoré nenosné murované medzibytové steny a priečky, kde boli extrémne nárasty šírky trhlín a vznik nových trhlín, boli prekryté sadrokartónovými obkladmi. V roku 2015 boli po piatich rokoch dodané aj pôvodne odporúčané geodetické merania stropnej konštrukcie v 2. NP (aj keď tie neboli robené podľa pokynov posudzovateľov z roku 2010 – neboli vztiahnuté na štátnu geodetickú sieť). Po dopl­není ďalších meraní, ako aj po dodaní realizačnej projektovej dokumentácie nosnej stropnej dosky nad 2. a 3. NP sa preverovali nárasty deformácií (priehybov) z dostupných geodetických meraní, zo zápisov v stavebnom denníku, ako aj neli­neárnymi výpočtami s vplyvom re­o­logických zmien [9].

Pri posudzovaní lokálne podopretých stropných dosiek sa ale ukázalo, že objekt Centroom v Piešťanoch má ďaleko vážnejšie chyby v pro­jekte, ktoré by mohli viesť k progre­sívnemu kolapsu celého objektu. Posúdenia stropných lokálne podopretých železobetónových dosiek nad 2. a 3. NP na odolnosť v pretlačení preukázalo, že na mnohých miestach všetkých podlaží objektu účinky zaťažení o viac ako 200 % prekračujú odolnosť v pretlačení podľa noriem platných v čase návrhu konštrukcie pre stavebné povolenie. Po tomto zistení stavebný úrad v Piešťanoch svojím rozhodnutím podľa stavebného zákona nariadil vypratanie stavby“ (vystěhování nájemníků, pozn. redakce), následne vykonanie neodkladných zabezpečovacích prác“ a napokon vykonanie neodkladných zabezpečovacích sanačných prác“.

Popis objektu

Objekt Centroom pozostáva zo siedmich nadzemných podlaží obdĺžnikového tvaru s pôdorysnými rozmermi 41 × 18 m. 1. NP sú obchodné priestory, 2. NP malo byť využité na administratívne priestory, avšak do návrhu sanácie v roku 2015 bolo nedokončené, od 3. do 7. NP sú bytové priestory, ktoré v roku 2015 boli plne obsadené.

Pôvodný nosný systém je železobetónová skeletová konštrukcia tvorená železobetónovými stĺpmi s lokálne podopretými stropnými doskami. Železobetónové jadro je v oblasti schodiska a výťahov. V mieste pripojenia k susednému objektu je nosná železobetónová stena, ktorá je oddilatovaná. V pozdĺžnom smere je vzdialenosť medzi nosnými stĺpmi 8,1 m, v priečnom smere 8,1 m, 6,5 m a 4,9 m. Konštrukčná výška typických podlaží je 3 m, na 1. NP podlaží 5,5 m a nad 2. NP 4,2 m.

Objekt Centroom bol navrhnutý ekonomicky veľmi výhodne“ pre investora: je nepodpivničený, bez tuhého podzemného podlažia, bez základovej dosky a bez základových pásov. Základové konštrukcie tvoria iba pilóty. Zaťaženie z hornej stavby zo stĺpov sa cez hlavu pilót prenáša na jednu alebo dve širokopriemerové pilóty, pričom hlavice pilót nie sú medzi sebou spojené nosnými prvkami schopnými prenášať ťahové a tlakové sily. Budova je prvýkrát horizontálne spojená vo výške 5,5 m nad terénom mäkkou bezprievlakovou stropnou doskou nad 1. NP. Obvodové výplňové murivo a vnútorné deliace steny sú nenosné murované.

Posúdenie stĺpov

Stĺpy v 1. NP vykazovali v niektorých prípadoch prekročenie využitia až o 45 %. Pri posúdení stĺpa A/1 (s rozmermi 800 × 250 mm a výstužou 2× 5 ∅25 po dlhšej hrane prierezu) so zohľadnením teórie druhého rádu metódou vychádzajúcou z nominál­nej krivosti pri vypočítanej vzpernej dĺžke pomocou softvéru Sofistik [9] rovnajúcej sa L0 = 5,45 m bolo zistené prekročenie využitia o 25 %. V obdobnom stĺpe na osiach D/5 so vzpernou dĺžkou L0 = 5,83 m bolo prekročené využitie prierezu o 41,5 %. Vo výpočte s využitím možností nelineárneho výpočtu [9] v stĺpe B/5 s rozmermi 700 × 250 mm a výstužou 2× 6 ∅25 po dlhšej hrane prierezu došlo k chybe pevnosti materiálu v prostom tlaku. Preto účinky 2. rádu založené na metóde krivosti nemohli byť vyhodnotené. Posúdenie bolo realizované v hlave stĺpa s prekročením využitia o 45 %.

Stĺpy v 2. NP vyhoveli, nakoľko ich vzperná dĺžka bola výrazne nižšia (5,29 m v 1. NP a 3,95 m v 2. NP).

Stĺpy v ostatných podlažiach vyhoveli posúdeniam.

Posúdenie stropných dosiek

Posudzovaná lokálne podopretá stropná doska nad 2. NP je takmer typická s konštrukčnou výškou podlažia 3 m nad a 4,2 m pod doskou a dodržuje vyššie spomínané vzdialenosti medzi nosnými stĺpmi. Od typickej dosky sa líši len umiestnením obvodových nosníkov. Posudzovaná lokálne podopretá stropná doska nad 3. NP je stropná doska typického podlažia.

Posúdenie ohybovej výstuže

V niektorých oblastiach stropnej dosky nad 2. NP bol zistený nedostatok hornej výstuže, resp. úplne chýbala. Takto navrhnutá a následne realizovaná výstuž dosky vedie k vytváraniu širokej trhliny pri hornom povrchu a zmene statickej schémy pôsobenia stropnej dosky, kde sa miesto votknutia mení na pružné votknutie, resp. až kĺbové pripojenie. Následkom je presun namáhaní do stredných oblastí v poli dosky, čo nezodpovedá pôvodnému statickému výpočtu a návrhu pozdĺžnej výstuže.

Nedostatočné množstvo pozdĺžnej výstuže je v konzolových vyloženiach za osou A v poliach 2 – 3 a 5 – 6, a tiež v poli A‑B za osou 1. V obidvoch prípadoch bola skutočná plocha výstuže podľa realizačnej dokumentácie 335 mm2/​​m, pričom potrebná plocha výstuže mala byť asi dvojnásobná.

Posúdenie na pretlačenie

V lokálne podopretých stropných doskách všetkých podlaží bola hrozba pretlačenia niekoľkonásobne prekročená.

Pomer účinku zaťažení k odolnosti v pretlačení stropnej dosky nad 3. NP (foto: archív autora) 
Pomer účinku zaťažení k odolnosti v pretlačení stropnej dosky nad 2. NP (foto: archív autora) 

Aj keď hrúbka dosky 250 mm sa dá považovať za dostatočnú z hľadiska odolnosti v pretlačení pri daných rozpätiach a rozmeroch prierezov stĺpov, v konečnom dôsledku sa kvôli nevhodne navrhnutým prierazom a otvorom v stropnej konštrukcií vytvorili zóny, kde bol pomer účinku kombinácie zaťažení k odolnosti na pretlačenie až na úrovni 300 %. Navyše stenový tvar prierezu stĺpov spôsobuje koncentráciu šmykových síl pri kratšom rozmere stĺpa, pričom časť obvodu stĺpa v smere dlhšieho rozmeru sa ulieva“. Preto pokiaľ sú práve v týchto oblastiach navrhnuté otvory, ktoré významne oslabujú dosku, zásadne sa mení tok vnútorných síl, ktorému nie je prispôsobené vystuženie dosky. Veľmi veľké otvory boli navrhnuté pri všetkých stĺpoch v strednej osi objektu. V osiach B/4 boli navrhnuté otvory po celej dĺžke dlhších strán stĺpa. Potrebné otvory pre dva kanalizačné zvody, ktoré pritom projektanti potrebovali, sú takisto zrejmé z nadcházajúceho obr.

Veľké otvory pri stĺpoch spôsobili významne skrátenie kontrolného obvodu, ale aj skutočnosť, že šmykom najviac namáhaná oblasť ostala takmer bez hlavnej výstuže. Nakoľko táto výstuž zohráva významnú úlohu pri kontrole šírky šmykových trhlín, šmyková odolnosť sa zákonite v týchto oblastiach blížila k nule. V prípade stĺpa B/4 sa nakoniec na prenose šmykových síl podieľala dvojica ohybov, ktorá samozrejme nebola schopná pokryť sily vo vzdialenosti väčšej ako d od líca prvku. Ďalším problémom boli veľké otvory pri ďalších stĺpoch, ktoré oslabovali dosku v jednom kvadrante, ktorý bol navyše orientovaný do poľa s väčším rozpätím. Posun ťažiska kontrolného obvodu z osi stĺpa ku neoslabenej časti ďalej zvyšoval veľkosť nevyrovnaných momentov a takto šmykové namáhanie dosky v pretlačení. Veľké otvory pri stĺpoch v jednom kvadrante tiež oslabovali vystuženie dosky v oblasti bez otvorov, nakoľko horná výstuž nemala žiadne špeciálne úpravy na kotvenie. Pri profiloch ∅ 20 mm bola k dispozícii kotevná dĺžka do 200 mm. Prekročenia šmykovej odolnosti v pretlačení oproti účinkom zaťaženia sú vyčíslené na predcházajúcich podorysoch.

Posúdenie priehybov lokálne podopretej stropnej dosky nad 2. NP

Na posúdenie nárastov priehybov a deformácií stropnej dosky nad 2. NP sa použila nelineárna metóda pomocou softvéru Sofistik [9] a tiež geodetické merania z roku 2010 a 2015. Pri nelineárnej analýze boli zohľadnené štádiá a časy priťažovania stropnej dosky (prebraté zo stavebného denníka), nárasty priehybov zmenou tuhostí v čase, funkciami dotvarovania a vo výpočte boli tiež zohľadnené nerovnomerné sadnutia jednotlivých podpier (stĺpov) stropnej dosky podľa geodetických meraní [7]. Nelineárna analýza deformácií stropnej dosky nad 2. NP, ako aj jej deformácie spôsobené nerovnomerným sadnutím jednotlivých podpier boli porovnané s geodetickými meraniami k dátumu 11. augusta 2010, t.j. času kedy boli prevedené najbližšie geodetické merania [7] k dátumu pasportizácie trhlín 16. júla 2010 [5].

Cieľom nelineárnych výpočtov bolo overenie, či nárast priehybov stropnej dosky (po vymurovaní nenosných murovaných konštrukcií, na ktorých vznikali trhliny šírky až 4 mm už v júni 2010) mohol byť jednou z príčin vzniku a rozvoja trhlín. K nelineárnej analýze deformácií stropnej dosky a ich porovnávaniu s geodetickými meraniami odborníci SvF STU v Bratislave pristúpili až v roku 2018 po tom, čo sa po zosilnení objektu objavovali názory odborníka, ktorý publikoval vyjadrenia: „ …je úplným nezmyslom tvrdiť, že poruchy stavby mohlo spôsobiť jej nesprávne založenie, v dôsledku ktorého mali jednotlivé stĺpy sadať do podložia...,“ a ďalej, že sadanie ako príčina trhlín sa preto už vtedy dalo vylúčiť a mali sa preveriť príčiny priehybov stropných dosiek“.

Nelineárna analýza po kalibrovaní s jediným presným výpočtom – geodetickými meraniami in situ [7] – môže potvrdiť, alebo vyvrátiť, či trhliny na nenosných murovaných stenách v júli 2010 boli spôsobené nerovnomerným sadaním, alebo nárastom priehybu stropnej dosky od zabudovania murovaných stien po dátum pasportizácie trhlín, alebo vznik trhlín mohli ovplyvňovať obidve príčiny.

Z geodetického merania, ktoré žiaľ nemeralo absolútne pohyby stropnej dosky, a teda ani pohyby celej budovy vztiahnuté na štátnu nivelačnú sieť, je zrejmé, že od času vybetónovania horizontálne rovnej stropnej dosky nad 2. NP došlo okrem priehybov stropov aj k nerovnomernému sadnutiu stĺpov. Nerovnomerné sadania stĺpov sa podľa geodetických meraní dajú jednoducho stanoviť: stĺp B/1 klesol relatívne od vybetónovania stropnej dosky 13. júla 2009 do geodetického merania 11. augusta 2010 o 7,7 mm, stĺpy A/2 o 12,7 mm, B/2 o 22,8 mm, C,D/2 o 0,5 mm, B/3 o 20,3 mm, C,D/3 o 12 mm, B/4 o 22,1 mm, C,D/4 o 14 mm, B/5 o 21,9 mm, C,D/5 o 2,5 mm. Deformácie stropnej dosky namerané geodetom aj s vplyvom nerovnomerného sadania boli najväčšie v poli A‑B/2 – 3, a to 62 mm, a v poli B‑C,D/4 – 5, a to 57,6 mm (čo boli relatívne najväčšie deformácie aj s nerovnomerným sadnutím stĺpov vzhľadom na menšie rozpätia). Ako vidieť z posudku pas­portizácie, v danom poli B‑C,D/4 – 5 bola v uvedenej oblasti v júli 2010 zaznamená a pozorovaná iba jedna trhlina 3/11 so šírkou 0,35 mm.

Pretvorenia dosky 2. NP v osi 2 k 11. 8. 2010 (geodetické merania [7] a nelineárny výpočet [9]) vztiahnuté na rovinnosť stropnej dosky meranej referenčným geodetickým meraním 9. 8. 2010 (foto: archív autora) 
Pasportizácia trhlín 16. 7. 2010 [5] v 3. NP 9 Trhlina 3/18 v osi A­B/2 so šírkou 4 mm (16. 7. 2010 [5]) 10 Pretvorenia dosky 2. NP k 11. 8. 2010 so zohľadnením sadnutia podpier podľa [7] (foto: archív autora) 
Trhlina 3/18 v osi A­B/2 so šírkou 4 mm (16. 7. 2010 [5]

Porovnanie geodetických meraní s nelineárnou analýzou

Výsledky deformácií stropnej dosky z nelineárnej analýzy so zohľadnením sadnutia podpier podľa údajov nameraných v geodetickom posudku [7] sú na následujúcim obr.

Pretvorenia dosky 2. NP k 11. 8. 2010 so zohľadnením sadnutia podpier podľa [7] (foto: archív autora) 

Porovnanie geodetických meraní [7] s výsledkami nelineárnej analýzy ku dňu merania 11. augusta 2010 so zohľadnením modelovania pre priečny rez v osi 2 je na následujúcich obr.

Nenosné murované konštrukcie v 2. NP v osi 2: priečny rez a tvar stropu (foto: archív autora) 
Nenosné murované konštrukcie v 2. NP v osi 2: pretvorenia dosky 2. NP v osi 2 ku dňu 11. 8. 2010: geodetické merania [7] (modrá farba) a nelineárny výpočet [9] (červená farba) (foto: archív autora) 

Porovnanie deformácií stropnej dosky z geodetických meraní [7] s nelineárnymi výpočtami zohľadňujúcimi vplyv časov (podľa stavebného denníka) zabudovania stálych zaťažení do konštrukcie (vlastná tiaž stropnej dosky 18. júla 2009, murovanie obvodových murovaných konštrukcií, murovanie ťažkých nenosných protihlukových medzibytových stien Silka 13. októbra 2009, zabudovanie ľahkých priečok Ytong 13. decembra 2009, vyhotovenie podláh 11. marca 2010), ako aj vplyv reologických zmien ukazuje veľmi dobrú zhodu medzi relatívnym geodetickým meraním (jediný presný výpočet – meranie in situ) s výsledkami nelineárnej analýzy. S ohľadom na dobrú zhodu výsledkov môžeme nelineárny model použiť aj na overenie či nárast priehybov od zabudovania nenosných murovaných stien a priečok do doby vypracovania odborného posudku [5] mohol spôsobiť poškodenie nenosných murovaných stien a priečok.

Nárasty priehybov stropov od zabudovania murovaných konštrukcií

Na násludujúcim obr. je znázornený nárast priehybu stropnej dosky v osi B‑C,D/2 objektu od zabudovania medzibytovej priečky Silka 13. októbra 2009 do 2. geodetického merania 11. augusta 2010. Nárast priehybu bez vplyvu nerovnomerného sadania by bol 4,75 mm. Limitná hodnota podľa [3] kap. 7.4.1 (5), ktorá by mala zabezpečiť nepoškodenie priečok, je L/500 = 5 500/500 = 11 mm. Murovaná stena Silka v osi B‑C,D/2 by 16. júla 2010 (pasportizácia trhlín [5]) bez nerovnomerného sadania s istotou nemala žiadnu trhlinu.

Nenosné murované konštrukcie v 2. NP v osi 2: nárast priehybu stropu od zabudovania Silky (13. 10. 2009) do 11. 8. 2010 [9] (foto: archív autora) 

Na násludujúcim obr. je znázornený nárast priehybu stropnej dosky v osi A‑B/2 objektu od zabudovania medzibytovej priečky Ytong 13. decembra 2009 do 2. geodetického merania 11. augusta 2010. Nárast priehybu bez vplyvu nerovnomerného sadania bol 13,10 mm. Limitná hodnota podľa [3] kap. 7.4.1 (5), ktorá by mala zabezpečiť nepoškodenie priečok, je L/500 = 8100/500 = 16,2 mm. Ytong v osi A‑B/2 by 16. júla 2010 bez nerovnomerného sadania nemal žiadnu trhlinu.

Nenosné murované konštrukcie v 2. NP v osi 2: nárast priehybu stropu od zabudovania Ytongu (13. 12. 2009) do 11. 8. 2010 [9] (foto: archív autora) 

V prípade, ak si niekto vyhodnocoval geodetické merania len z geodetických meraní [7] v strede rozpätí bez ohľadu na geodetické merania pri stĺpoch“, by mal aj v takom prípade dospieť k záveru, že najväčší výskyt trhlín by mal očakávať medzi osami B‑C,D/4 – 5, kde bola relatívna deformácia k pomeru rozpätia najväčšia. V tomto priestore, ako vidieť z pasportizácie, sa našla 16. júla 2010 len jedna trhlina 3/11 na murovanej protihlukovej nenosnej stene v osi B‑C,D/4 so šírkou 0,35 mm. V osiach A‑B/2 – 3 a v prí­slušnom poli boli desiatky trhlín, niektoré so šírkou viac ako desať­násobne väčšou viac ako 4 mm.

Príčina vzniku trhlín bola odborníkmi zo SvF STU v Bratislave v júli 2010 veľmi presne určená, aj keď v tom čase neboli k dispozícii žiadne geodetické merania. Príčinou trhlín v roku 2010 na objekte Centroom v Piešťanoch bolo nerovnomerné sadanie stĺpov v osi B, veľmi zle založenej sedempodlažnej budovy bez základovej dosky, bez prepojenia hlavíc pilot základovými pásmi. Budovy, ktorá je prvýkrát stužená stropnou doskou 5,5 m nad zemou a ktorá má absolútne nevyhovujúci nosný systém pre seizmické návrhové situácie a zlé základové pomery, čo Piešťany spĺňajú už len svojím názvom odvedeným od piesčitého charakteru podložia – tekutých pieskov. Aj nelineárna analýza nárastov deformácií stropnej dosky a geodetické merania [7] potvrdzujú, že jedinou príčinou vzniku trhlín na murovaných konštrukciách v roku 2010 bolo nerovnomerné sadanie objektu v osi B.

Dočasné podopretie objektu

Vzhľadom na to, že odolnosť stropných dosiek na pretlačenie na mnohých miestach zďaleka nevyhovovala ani pre mimoriadnu návrhovú situáciu bez mimoriadneho zaťaženia, bolo potrebné dočasné podopretie budovy, aby počas stavebných prác neboli ohrození pracovníci zhotoviteľa. Úlohou dočasného podopretia bolo po dobu štyroch mesiacov zabezpečiť odolnosť stropných konštrukcií 1. až 7. NP natoľko, aby vyhovovali kombinácii zaťažení pri mimoriadnych návrhových situáciách (bez mimoriadneho zaťaženia) podľa STN EN 1990 [3] rovnica 6.11b. Aby bolo možné sanovať objekt takým spôsobom, aby stropné konštrukcie objektu vyhovovali návrhovým krité­riám pretlačenia podľa platných noriem v čase vydania stavebného povolenia resp. kolaudácie, príp. platným normám v Slovenskej republike v roku 2015, a aby bolo vylúčené riziko zlyhania konštrukcie krehkým porušením.

Zhotoviteľ musel pracovať za zvýšeného rizika, musel dodržiavať prísne bezpečnostné predpisy a postup podopierania konzultoval so zodpovedným projektantom. Počas prác na dočasnom podopieraní objektu boli niekoľkokrát v priebehu dňa sledované desiatky sadrových terčíkov osadených na určených trhlinách. V čase, kedy sa malými ručnými zbíjačkami prevádzali potrebné búracie práce, bol určený jeden pracovník, ktorý nemal na starosti nič iné, len priebežne sledovať osadené sadrové terče.

Po ukončení zhotovenia dočasného podopretia zhotoviteľ pracoval na sanačných prácach s rizikom pre mimoriadne návrhové situácie bez mimoriadneho zaťaženia. Pracovný postup bol pribežne odsúhlasovaný aj so spracovateľom sanačného projektu. Dočasné podopretie objektu v žiadnom prípade nepostačovalo na zakonzervovanie objektu na dlhšie obdobie. Jediným dôvodom zodpovedného projektanta a hlavného stavbyvedúceho pre takýto spôsob podopretia bolo značné šetrenie finančných prostriedkov vlastníkov bytov a nebytových priestorov, ktorý museli dočasne opustiť svoje byty a obchodné priestory.

Zosilnenie nosnej konštrukcie objektu

Spolupracujúce statické kancelárie navrhovali podopretie budovy vo všetkých podlažiach, sanácia nevyhovujúcich miest na pretlačenie sa dotýkala všetkých podlaží. Znamenalo by to podopretie celej budovy cez všetky podlažia. Jediné možné miesto pre dočasné podopretie budovy bolo na hlavice pilót, nakoľko budova nemá iné základové konštrukcie. Jeden z odborníkov dokonca navrhoval dočasné vybudovanie železo­betónovej základovej dosky v prízemí, ktorá by sa po odstránení pomocných podpôr vo všetkých siedmich podlažiach zase odstránila. Opretie budovy cez všetky podlažia a sanácia – zosilnenie odolnosti v pretlačení – by znamenali rozbitie prakticky všetkých kúpeľní, záchodov a kuchýň vo všetkých bytoch v objekte, ktorý od 3. po 7. NP bol plne vybavený a obývaný. Tuhosť objektu aj po týchto zosilneniach by zostala prakticky nezmenená. Čo by to znamenalo pre prípadné nerovnomerné sadanie základov v Piešťanoch si môžeme domyslieť. Uvedenie všetkých bytov do pôvodného stavu, predĺžený čas trvania podopretia celej budovy, počet potrebných stojok na podopretie (ich prenájom) cez sedem podlaží by bolo potrebné vyhodnocovať nie len po stránke statickej, ale hlavne po stránke ekonomickej. Otvorená v tomto prípade ostávala otázka, či by v takomto prípade nebol ekonomicky výhodnejší iný variant – asanácia (ktorý sa nedávno použil na inej budove v Bratislave).

Návrh, ktorý pre sanáciu na odstránenie havarijného stavu budovy navrhol nový zodpovedný projektant, bol úplne iný. Nakoľko z výpočtov bolo jasné, že je potrebné aj zosilnenie spodných nevyhovujúcich stĺpov, naj­výhodnejšou sanáciou sa ukazoval variant, kedy sa sústavou nosných železobetónových stien a vysokých nosníkov v 2. NP nielen podstatne stužil celý nosný systém objektu, ale aj sa vytvoril nosný stenový systém pre podopretie nenosných zvukoizolačných medzibytových stien všetkých horných podlaží. Tieto sa po vyplnení škár pod stropmi rozpínavou vysokopevnostnou maltou menia na nosné steny a nosný systém stropných dosiek bodovo podopretých sa mení na nosný systém krížom vystužených dosiek uložený na nosných stenách. Navyše bola bodovo podopretá doska nad 1. NP zavesenou výstužou pripnutá na sústavu nových nosných stien v 2. NP, čím sa jej pôsobenie zmenilo tiež na krížom vystuženú dosku zavesenú po obvode. Týmto sa odstránil havarijný stav objektu s rizikom krehkého zlyhania pretlačením bez varovania. Výhodou zvoleného variantu bolo aj to, že 2. NP, kde sa navrhli nosné železobetónové steny, nebolo do roku 2015 ukončené a bolo prakticky v stave hrubej stavby.

Staticky výhodnejší, avšak aj ekonomicky drahší je tretí variant, kde sú v 1. NP navyše vybudované nosné železobetónové steny. Tento variant by zabezpečil aj potrebnú tuhosť základových konštrukcií – spojenie hlavíc pilot na tlak a ťah.

Obidva varianty by nielen zabezpečili významne stuženie celého objektu, ale aj podstatne redukovali akékoľvek škody vyplývajúce z možnej nerovnomernej odolnosti jednotlivých pilót v podzákladí. Rozhodnutím vlastníkov bytov sa realizoval ekonomickejší druhý variant aj napriek tomu, že boli upozornení novým zodpovedným projektantom zosilnenia, že tento variant nezabezpečuje odolnosť objektu voči seizmickej návrhovej situácii.

Ďalšou ekonomicky a časovo veľkou výhodou zvoleného variantu bolo, že pri zosilnení objektu sa nepoškodila ani jedna dlaždica či obkladačka v kúpeľni, záchode či kuchyni ani v jednom byte. Otvory – pre odvzdušnenie a vytvorenie hydrostatického tlaku navrhnutého pre betonáž posledného úseku železobetónových stien a nosníkov v 2. NP – sa navrhli v strednej chodbe 3. NP a v miestach obývačiek, resp. spální, kde došlo len k rozobratiu plávajúcej podlahy.

Pri betonáži posledného úseku stien pod stropom sa na redukciu zmrašťovania využil cementový kompozit s veľmi účinným spôsobom obmedzenia zmrašťovania, prípadne až dosiahnutia expanzie — Denka CSA. Ide o materiál na báze kalciumsulfátaluminátu (CS´A) a na báze oxidu vápenatého (CaO). Expanznou zložkou cementu je C4A3S´ – Hauyne“ [10] .

Ekonomicky najvýhodnejší sa urobil aj návrh prvej časti sanácie – dočasného podopretia objektu. Namiesto podopretia budovy vo všetkých podlažiach sa oprela budova len v miestach hlavíc pilot v 1. a 2. NP, kde sa priečne oceľovými nosníkmi pod stropom 2. NP podopreli nenosné murované medzibytové steny. Celé podopretie budovy sa urobilo pre mimoriadnu návrhovú situáciu bez mimoriadneho zaťaženia s rizikom, ktoré na seba prebral projektant a zhotoviteľ po vzájomnej dohode. Takéto podopretie významne redukovalo počet potrebných stojok (financovanie ich prenájmu sa podstatne zredukovalo nie len ich počtom, ale aj časom potrebným pre dočasné podopretie).

Pre potreby posúdenia odolnosti stropnej dosky na ohyb, šmyk a pretlačenie, ako aj pre nelineárny výpočet priehybu sa použil 3D model stropnej dosky so zvislými nosnými konštrukciami (stenami a stĺpmi) [6], [8] a [9]. Pre globálnu analýzu, posúdenie a návrh výstuže stĺpov bol vytvorený celkový model konštrukcie s pilótami bodovo votknutými v päte [6].

Na následujúcich obr. je vidieť vystužovanie budúcich nosných predpätých železobetónových stien v 2. NP a otvory v debnení posledného úseku pre betonáž pod tlakom pod stropom 2. NP . Po betonáži pod kontrolovaným potrebným hydrostatickým tlakom sa otvory uzatvorili záklopkou.

Sanácia objektu v 1. NP bola realizovaná zväčšením prierezov stĺpov, v prípade vnútorných stĺpov o 250 mm na každú stranu. Vznikli tak stĺpy s prierezmi 1 200 × 750 mm (zo stĺpov 700 × 250 mm) a 1 300 × 750 mm (zo stĺpov 800 × 250 mm). V prípade stĺpov, ktorých zväčšenie obmedzovalo opláštenie budovy, sa v mieste styku s týmto opláštením vynechalo spomínané rozšírenie o 250 mm pre danú stranu.

V 2. NP bol vytvorený systém stien a nosníkov v priečnom a pozdĺžnom smere. Steny v osiach 1, 2, 3 a 5 boli v ich dolnej časti predopnuté z dôvodu aktivácie nových nosných železobetónových stien tak, aby pri redistribúcii zaťažení z pôvodného nosného systému na nový nosný systém boli nové steny v 2. NP okamžite funkčné bez ich ďalšej potrebnej deformácie.

Spôsob realizácie bol volený tak, aby v čo najmenšej miere zasahoval do konštrukcie budovy. Stĺpy v 1. NP boli betónované zhora. Zosilňované boli aj stĺpy v 2. NP. Nad stenami v 3. NP boli pôvodne plánované otvory pre betonáž. Neskôr sa zmenil systém betonáže a otvory sa urobili len v miestach, kde nepoškodili hotové kúpeľne, záchody a kuchyne v 3. NP. Steny v 2. NP tak vytvárali rebrovú sústavu vysokých I‑nosníkov. Na rezu priečnymi stenami a nosníkom je rovnako zobrazené umiestnenie predpínacích káblov v päte priečnych stien. V osi 1 bol zosilnený aj nosník v stropnej doske nad 2. NP a obrátený nosník v doske nad 1. NP, ktorých prepojením vznikla obvodová stena. 

Zosilňujúce steny v osiach A­B/1, 2 a 3 a vysoké nosníky v strede rozpätí v miestach, kde sú v horných podlažiach umiestnené nenosné murované medzibytové priečky (foto: archív autora) 

Záver

Nelineárna analýza nárastov deformácií stropnej dosky aj geodetické merania [5] potvrdili, že jedinou príčinou vzniku trhlín na murovaných konštrukciách objektu Centroom v Piešťanoch v roku 2010 bolo nerovnomerné sadanie v strednej osi B od zabudovania nenosných murovaných konštrukcií po dátum pasportizácie 16. júla 2010 o cca 5 mm viac ako v krajných osiach A a C/D.

Záverom len konštatujeme, že investor by po objednaní a obdržaní geodetických meraní v októbri 2010 bol býval urobil lepšie, keby ich nenechal vyhodnocovať statikovi stavby, ale mal ich v roku 2010 poskytnúť zhotoviteľovi murovaných konštrukcií a ten spracovateľom posudku zo SvF STU v Bratislave [5] alebo inému nestrannému odborníkovi.

Na architektonickom výzore polyfunkčnej budovy Centroom v Piešťanoch sa po sanácii prakticky nič nezmenilo, až na drobnom zväčšení rozmerov prierezu stĺpa A/1, ktorý je v 1. NP jediný v exteriéri.

Polyfunkčná budova Centroom v Piešťanoch po sanácii (júl 2016) (foto: Naďa Benková) 

Záverom tiež chcem vyjadriť poďakovanie všetkým, ktorí nás v úsilí zachrániť budovu v Piešťanoch za ekonomicky udržateľných podmie­nok podporovali. Menovite:

  • kolegom na posudkoch [5], [6] a na projekte dočasného podopretia a sanácie,
  • kolegom statikom z firmy Polívka, Hörmann & Partners, ktorí nám okrem dohodnutého auditu statiky výrazne pomáhali pri konzultáciách počas rozhodovania o ekonomicky najvýhodnejšom variante sanovania havarijného stavu,
  • všetkým pracovníkom zhotoviteľa Klimati Team, ktorí po oboznámení sa so situáciou boli ochotní ísť na vlastné riziko do dočasného podopretia objektu pre mimoriadnu návrhovú situáciu, len aby sme vlastníkom redukovali náklady spojené so sanáciou,
  • stavbyvedúcemu Adrianovi Dankovi, s ktorým sme počas niekoľkých mesiacov vymýšľali spôsoby, akými by sme redukovali náklady spojené so sanáciou objektu, napr. zásahy do pôvodne plánovaného rozbíjania bytov v 3. NP, zmenený spôsob betonáže stien v 2. NP, ktorý sa nakoniec robil tlakovaním v stenách 2. NP a zachránil poškodenie všetkých kúpeľní a záchodov na 3. NP,
  • zástupcovi vlastníkov bytov Ing. Miroslavovi Nevolnému, ktorý diplomaticky zvládol ťažkú situáciu, v ktorej sa ocitli vlastníci bytov a nebytových priestorov,
  • majiteľom susedného objektu Aupark Piešťany za podporu a hlavne záruku dokončenia zhotovenia zosilnenia objektu, aby nedošlo k prerušeniu prác pred dokončením trvalého zosilnenia objektu,
  • správcovi objektu – firme BK Service International,
  • zástupcom stavebného úradu Mesta Piešťany,
  • autorovi architektonického návrhu za povolenie uskutočňovať zmeny nosného systému pôvodného architektonického návrhu.

Všetci zúčastnení projektanti a zhotovitelia prajeme obyvateľom a užívateľom objektu Centroom v Piešťanoch, aby základové konštrukcie boli pevné, aby sa tekuté piesky v Piešťanoch vyhli miestu založenia objektu a aby sa im v centre Piešťan dobre bývalo.

Príspevok vznikol s podporou projektu APVV-15 – 0658 a projektu VEGA 1/0645/20.

 

Literatúra

[1] Nariadenie Európskeho Parlamentu a Rady () č. 305/2011 z 9. marca 2011.

[2] STN 73 1201. Navrhovanie betónových konštrukcií. Praha, 1986.

[3] STN EN 1992 – 1‑1. Eurokód 2 Navrhovanie betónových konštrukcií Časť 1 – 1: Všeobecné pravidlá a pravidlá pre budovy. 2006.

[4] STN EN 1992 – 1‑1/NA. Eurokód 2 Navrhovanie betónových konštrukcií Časť 1 – 1: Všeobecné pravidlá a pravidlá pre budovy. Národná príloha. 2007.

[5] BENKO, V., FILLO, Ľ., DOLNÁK, J., PORUBSKÝ, T. Odborný posudok číslo 1/2010 Príčiny vzniku trhlín na výplňovom murive a omietkach na stavbe Polyfunkčný objekt Centroom Piešťany“. Katedra betónových konštrukcií a mostov SvF STU v Bratislave. 22. 7. 2010.

[6] BENKO, V., HALVONIK, J., LACO, K. Odborný statický posudok číslo 5/2015 Polyfunkčný objekt Centroom Piešťany. Stropná doska nad 3. NP a stropná doska nad 2. NP. BetonING & PARTNER, spol. s r. o. 6. 10. 2015.

[7] Centroom Piešťany 2. podlažie výškové merania. GEODET zememeračská kancelária, Piešťany. 1. 12. 2015.

[8] LACO, K., BENKO, V. Nelineárny priehyb a jeho porovnanie s geodetickým meraním. In: Zborník príspevkov z 21. konferencie Statika stavieb 2016. Piešťany, SR, 10. – 11. 3. 2016. 1. vyd. Bratislava: Spolok statikov Slovenska, 2016, s. 85 – 98. ISBN 978−80−89842−00−1.

[9] ASE General Static Analysis of Finite Element Structures. ASE Manual, Version 2016 – 0, Software Version SOFiSTiK 2016, Oberschleissheim, Germany, 2015.

[10] UNČÍK, S., BENKO, V. Využitie expanzného cementu na sanáciu železobetónových konštrukcií. In: Sanácia betónových konštrukcií: zborník príspevkov z 10. seminára. Smolenice, SR, 7. – 8. 12. 2017. Bratislava: IRIS, 2017. s. 111 – 116. ISBN 978−80−8200−014−9.

Autor

Rehabilitation of the critical state of a polyfunctional building centroom“ in Piešťany

The first problems of the Centroom building in Piešťany appeared with the early formation of cracks on non-load-bearing masonry structures during construction in 2010. After passportiza­tion of cracks and its evaluation, expert opinion [5] clearly pointed out significant uneven set­tling in the middle of the building, recommended not to make only cosmetic modifications, but geodet­ic measurements to confirm the causes. However, the customer of the passportization of cracks made contact only after five years, in 2015. The development of cracks and the emer­gence of new cracks did not stop even within the 5 years (cosmetic modifications were insufficient). The report from 2015 [6] – after the delivery of geodetic measurements also from 2010 – proved as the main cause of cracks uneven settlement of the object. When assessing the deformations of ceiling slabs above the 2nd and 3rd floors in 2015, it turned out that extensive renovation of the building is necessary due to insufficient reliability of all locally supported reinforced concrete ceiling slabs for compressive resistance and insufficient resistance of columns in the 1st floor.

3/2020 Sanace a rekonstrukce | 15. 6. 2020 | Sanace a rekonstrukce

Konverzia národnej kultúrnej pamiatky Spilka v Bratislave

V roku 2019 bola ukončená stavebná časť obnovy a konverzie objektu Spilky zaniknutého ­bratislavského pivovaru Stein. Spilka bola so svojou kupolou po dlhé desaťročia dominantou pivovaru a významnou súčasťou siluety mesta. V prvej časti sa článok vracia do histórie, ­rozoberá...
3/2020 Sanace a rekonstrukce | 15. 6. 2020 | Sanace a rekonstrukce

Stavební úpravy a obnova vnějšího pláště vodojemu v Poděbradech

Článek popisuje opravu vodojemu v Poděbradech, který je od roku 2010 uveden na seznamu kulturních památek České republiky. Oprava spočívala zejména v odstranění příčin poruch vnějšího pláště a jeho obnově.
3/2020 Sanace a rekonstrukce | 15. 6. 2020 | Sanace a rekonstrukce

Rekonštrukcia kolonádového mosta v Piešťanoch

Kolonádový most cez Váh spája mestské centrum Piešťan s Kúpeľným ostrovom. Svojou dĺžkou takmer 157 m sa radí k najdlhším krytým mostom na Slovensku. Objekt je zapísaný do Ústredného zoznamu kultúrnych pamiatok Slovenskej republiky a do svetového zoznamu špičkových diel funkci...