Aplikace speciálních kompozitů v modelu

POPIS KONSTRUKCE
Jde o prostorovou visutou konstrukci dvojí křivosti (obr. 1), kterou tvoří především dva krajní, konzolově vyložené oblouky obvodového prstence z ocelových trubek vyplněných betonem. Obvodové prstence jsou vetknuty do základů a nejsou spojitě podepřeny. Skořepina je sestavena z prefabrikovaných segmentů z lehkého konstrukčního betonu (LC) tloušťky 10 mm se zesílenými okraji, které nahrazují funkci systému pravoúhlých nosných žeber. Tyto prefabrikované dlaždice jsou uloženy na síť předpínacích lan kotvených v krajních obloucích. Po osazení všech segmentů a zmonolitnění spár mezi nimi byla betonová skořepina obousměrně předepnuta.

Obr. 1 – Foto modelu předpjaté skořepinové konstrukce s vyznačenými speciálními kompozity

NAVRHOVANÉ A APLIKOVANÉ SILIKÁTOVÉ KOMPOZITY
V popisovaném modelu visuté konstrukce se uplatnily zejména tyto čtyři základní speciální silikátové kompozity (pořadová čísla odpovídají číslům na obr. 1):

1. Lehký beton střešních prefabrikovaných desek
2. Vysokopevnostní beton (malta či suspenze) jako výplň nosných oblouků
3. Nízkomodulová malta sloužící pro zmonolitnění skořepiny
4. Malta se zvýšenou pevností ve smyku sloužící pro připojení okrajů skořepiny k nosným obloukům

LEHKÝ BETON STŘEŠNÍCH PREFABRIKOVANÝCH DESEK
Pro maximální odlehčení modelu skořepinové střešní konstrukce byl pro prefabrikované střešní desky (obr. 3) požadován lehký beton (LC) s následujícími parametry:

• pevnost v tlaku 28 d – minimálně 30 MPa,
• objemová hmotnost LC – maximálně 1 800 kg.m^–3,
• modul pružnosti odpovídající pevnosti a objemové hmotnosti LC,
• schopnost výroby desek ve „vertikální multiformě“ (obr. 2).

Samotný lehký beton prefabrikovaných dlaždic byl svým způsobem též modelovou hmotou, neboť vzhledem k tloušťce skořepinové střešní desky modelu bylo nutno do směsi použít lehčeného kameniva s maximálním zrnem 4 mm. Konečné složení LC je uvedeno v tab. 1 a zjištěné vlastnosti v tab. 2.

Obr. 2 – Plnění multiformy lehkým betonem

VÝROBA STŘEŠNÍCH DESEK MODELU
Střešní desky modelu byly vyráběny ve svislé poloze paralelně ve třech „multiformách“ – viz obr. 2. Čerstvý LC byl do nich plněn shora za průběžné vibrace. Právě tento způsob výroby se ukázal jako náročný na vlastnosti použitého PCE (polykarboxylátéter) superplastifikátoru. Ten musel vykazovat nejen dostatečné ztekucující účinky, ale současně i zajistit dostatečnou stabilitu čerstvého LC. Přitom musela být zachována schopnost odvzdušnění vyráběné desky, aby nedocházelo k nadměrnému znehodnocení jejího povrchu kavernami po vzduchových bublinách. Vhodný typ byl vybrán z několika testovaných PCE superplastifikátorů. Značku a výrobce v zájmu všeobecné korektnosti neuvádíme.

Obr. 3 – Hotový střešní panel

VLASTNOSTI LEHKÉHO BETONU – HODNOCENÍ
Z hlediska pevnosti splnil navržený lehký beton vstupní požadavky, když odpovídal minimálně pevnostní třídě LC 25/28, přičemž příliš nescházelo,aby splnil parametry třídy LC 30/33. Z hlediska objemové hmotnosti byly s rezervou splněny požadavky zadání. Pokud bychom chtěli ověřit, zda i jiné vlastnosti odpovídají běžným lehkým betonům odpovídající pevnostní třídy, můžeme porovnat naměřený modul pružnosti s hodnotou, kterou lze obdržet podle vztahů v ČSN EN 19 92-1, dle nichž platí:

V našem případě pro f_cm = 36,1 MPa a  = 1 520 kg.m^–3 (vysušená) vychází E_cm = 32,4 GPa a El_cm = 15,44 GPa. Zjištěná hodnota modulu pružnosti 15,40 GPa (viz tab. 3) je tedy prakticky totožná s hodnotou teoretickou, což svědčí o tom, že vlastnosti modelového jemnozrnného LC odpovídají v rozhodujících parametrech skutečnému LC. Rovněž uplatnění LC prefabrikátů v modelové konstrukci bylo bezproblémové.

Celý článek v nezkrácené podobě si můžete přečíst v časopise Konstrukce 2/2008. Možnost předplatného ZDE.

Autoři

• Ing. Odstrčilík Ladislav
• Doc. Ing. Terzijski Ivailo CSc.