Sanace objektu Red House v Moravské Ostravě

• Foto

POPIS STÁVAJÍCÍ KONSTRUKCE
Původní projektová dokumentace se nedochovala, avšak byla možnost spolupráce s autorem statické části Ing. (jméno) Fialou, který potvrdil, že předpokládané využití konstrukce byla administrativní budova s navrženým užitným normovým zatížením 4,0 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 a je tvořena železobetonovými stěnovými a schodišťovými jádry, ocelovými vinutými sloupy VSŽ spirálovitě svařovaných 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 deka je o tloušťce 80 mm, zbylých 400 mm připadá na žebra. Rozměr kazety je 900 × 900 mm. Pouze v oblasti hlavic sloupů je deska v plné tloušťce 480 mm. Nadstavba v 7. NP měla krov řešený jako ocelovou rámovou konstrukci. Vlastní nadstavbu pak tvořily železobetonové stropní desky uložené na prefabrikovaných průvlacích a prefabrikovaných sloupech. Obezdívka byla z pěnosilikátových tvárnic, část soklu pak z plných pálených cihel. Výše 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).

VÝSLEDKY STAVEBNĚ-TECHNICKÉHO PRŮZKUMU
Původní betonáž sloupů byla navržena z betonu třídy B 35, dle průzkumů odpovídá beton třídě C 30/37. Stropy a stěny byly původně navrženy z betonu třídy B 20, 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 – 2 300 kg/m³, dynamický modul pružnosti pak v průměru cca 26 GPa.

Již při vlastních průzkumech vše nasvědčovalo skutečnostem, že byla použita neoptimalizovaná skladba betonové směsí (těžené kamenivo-kačírek s tvarovým indexem > 3), docházelo k nedokonalému zpracování betonu (segregace kameniva) a byl použit vyšší vodní součinitel.

Výztuž desek, tvořená u horního povrchu sítí 150 × 150 tl. 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 výztuže 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 výztuž. Tato výztuž má krytí v rozmezí 0 – 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 3 – 5 cm.

Dále chemické rozbory prokázaly, že pH betonu je velmi nízké (8,5 – 11,5). Skutečnost, že karbonatace betonu postoupila až do hloubky 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 až do hloubky 4 – 5 cm (z důvodu nerovnoměrné kvality betonu vzniklé mimo jiné nedokonalým zpracováním betonu). Lze usuzovat na počáteční degradaci cementového tmele.

ROZSAH SANAČNÍCH PRACÍ
Investor, firma RED HOUSE DEVELOPMENT a. s., plánuje využít objekt pro administrativní účely. Zjištění uvedená ve stavebnětechnickém průzkumu vedly investora, firmu RED HOUSE DEVELOPMENT a. s. k rozhodnutí, že stávající skelet bude sanovat, namísto alternativy demolice. Na základě výběrového řízení byla hlavním zhotovitelem stanovena firma INFRAM a. s. Na základě dohody investora a hlavního zhotovitele byla pro subdodávku provádění sanačních prací vybrána firma OHL ŽS, a. s., divize speciálních technologií. Předpokládaná doba sanace stávající konstrukce objektu Red House Ostrava předpokládala realizaci za 127 dní. Návrh sanace vypracovala projekční kancelář Hladík a Chalivopulos s. r. o.

Přípravné práce objektu Red House Ostrava obsahovaly:

• 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 obvodu cca 2 m po obvodu skeletu,
• vyčištění dilatačních spar mezi jednotlivými dilatačními úseky od heraklitových desek,
• demontáž ocelového rámu na boku skeletu.

Sanační práce objektu Red House Ostrava obsahovaly:

• sanační práce stropních a podlahových ploch 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 realizaci sanace objektu Red House Ostrava byly použity sanační materiály firem BASF a MAPEI:

• 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

Materiály fy Mapei byly použity v následujících podlažích na všech dilatačních celcích:

• 1. PP (strop)
• 1. NP (podlaha + strop)
• 2. NP (podlaha + strop)
• 3. NP (podlaha + strop)

Materiály fy BASF byly použity v následujících podlažích na všech dilatačních celcích:

• 4. NP (podlaha + strop)
• 5. NP (podlaha + strop)
• 6. NP (podlaha + strop)
• 7. NP (podlaha)

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 výše uvedených důvodů bylo cílem otryskání spodního líce a boku všech stropních desek vysokotlakým vodním paprskem dosažení 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: dosažení průměrné minimální pevnosti povrchu v tahu 1,4 MPa, v jednotlivých hodnotách pak minimálně 0,8 MPa.

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 proběhla zkouška vhodnosti vybrané zálivkové hmoty, kdy v referenční ploše byl následně proveden vývrt za účelem zjištění, do jaké hloubky zálivková hmota pronikla. Vybraná vhodná zálivková hmota pak byla aplikována 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.

Protože pH stávajícího betonu nezaručovala pasivaci výztuže, bylo přikročeno k celoplošné aplikaci inhibitoru koroze na povrch kazet stopních desek. Po předúpravě povrchu vysokotlakým vodním paprskem byl na členitý spodní líc stropních desek stříkáním nanesen inhibitor koroze pomocí nízkotlakého stříkacího zařízení s odpovídající tryskou, tj. tryska by měla vytvořit plochý postřikový kužel s eliptickou základnou.

Hrubá reprofilace na objektu nebyla použita z důvodu, že by byla odstraněna vrstva, která již nezabezpečuje pasivaci výztuže, byla použita spíše v případech, kdy povrch nedosahoval požadovaných hodnot pevnosti v tahu ať již vlivem mrazů v předešlých letech, či nedokonalému zpracování betonové směsi a 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 již výše uvedeno, spodní líc desek a boky byly předupraveny 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, následná 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 segredaci hrubého kameniva. Při tloušťce desky 8 cm bylo až 7 cm betonu tvořeno jemnozrnou maltou.

Při prohlídce stavu na kontrolním dnu bylo dohodnuto s původním statikem projektu, že bude provedena důkladná diagnostika této stropní desky. Pro průzkumné práce byl vybrán znalecký ústav STAVEXIS. Ze znaleckého posudku jednoznačně vyplynulo, že beton stropních kazet můžeme zařadit do pevnostní třídy C12/15 a že vyšetřovaný beton lze hodnotit jako nehomogenní, jelikož variační koeficient se pohybuje v rozmezí mezi 20,5 až 22,3 %.

Na základě tohoto nepříznivého výsledku byly poptány další průzkumné práce, které měly za úkol najít odlišnosti od původního projektu a zároveň měly poskytnout podklady pro nový statický výpočet, který provedla společnost BESTEX. Pro ověření, zda výztuž uložená v konstrukci, odpovídá projektu, byla provedena dne 10. 10. 2009 radiografická kontrola výztuže desky A1 a A2 v 6. NP objektu Ústavem stavebního zkušebnictví VUT v Brně. Z důvodu, že v bezprostřední blízkosti skeletu je budova Finančního ředitelství a ČSSZ, radiografická kontrola se uskutečnila o víkendu. Kontrola potvrdila, že výztuž na desce A2 odpovídá původnímu projektu.

Výsledky diagnostických prací použila společnost BESTEX 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 20 let vystaven velmi agresivnímu prostředí, přesto nebylo přistoupeno k demolici a bude po dostavbě využit jako administrativní budova. V roce 2010 budou pokračovat stavební práce na rekonstrukci objektu Red House v Moravské Ostravě. Opláštění zasanovaného železobetonového skeletu úplně změní podmínky vlivu prostředí a mnohonásobně zmenší možnost karbonatace betonu.

Redevelopment of Red House in Moravská Ostrava
For more than 20 years on the busy avenue of 28th October (28. října), almost in the centre of Ostrava, there has been the reinforced concrete skeleton with unclear future regarding its further use. Originally, the object was supposed to serve as the seat of KV KSČ in Ostrava. Since 1990 without any construction modifications, in the centre of the town, there has been a seven-floor object with partial roof superstructure when the load bearing steel columns and ceiling reinforced concrete slabs were exposed to the weather and aggressive surrounding influence without any protection. With this article the authors meant to show that the reinforced concrete structures at this stage of good condition may be redeveloped and their useful life may be extended. The reinforced concrete skeleton in the centre of Ostrava has been exposed to aggressive environment for 20 years, despite that there was no demolition and after reconstruction it will be used as office building. In 2010 construction works will continue on the reconstruction of Red House in Moravská Ostrava. Sheathing of the redeveloped reinforced concrete skeleton completely changes the conditions of the environmental impact and decreases manifold the option of concrete carbonatation.

Autoři

• Ing. Zmek Jiří
• Ing. Luňáček Martin