Touha po originalitě je drahá – rozhovor s Janem L. Vítkem

Rozhovor s profesorem Janem L. Vítkem o mostech, konstrukcích, možnostech betonu, rychlosti stavění a trvale udržitelném rozvoji.

Jaká kritéria musí podle vás most splňovat? Hraje v něm roli kupříkladu estetika, nebo není u inženýrského díla podstatná?

Základní úloha mostu je převádět dopravu z jedné strany překážky na druhou. Lze navrhovat různé konstrukční systémy. Jako nejlepší způsob ověřený zkušenostmi z historie je nalezení takové konstrukce, která optimálně přenáší zatížení z mostu do základů. Takové konstrukce jsou technicky nejvýhodnější, ekonomické a též i dobře esteticky působí. Estetické hledisko je samozřejmě podstatné, neboť životnost mostu se předpokládá 100 let a nebylo by asi vhodné, aby se občané po tak dlouhou dobu dívali na esteticky nezdařilé dílo. Další hledisko je výstavba. K výstavbě jsou třeba obvykle pomocné konstrukce. Správný návrh investuje prostředky do definitivní konstrukce a minimalizuje pomocné konstrukce, a to i za cenu třeba mírného předimenzování konstrukce. To může být přínosem pro budoucí zesílení mostu, neboť zkušenosti ukazují, že zatížení mostních konstrukcí stále roste. I zdánlivě velmi úsporná finální konstrukce nemusí být ideální, když se nedá postavit s přiměřenými náklady. V minulosti, kdy neexistovaly výpočetní metody, se věnovala návrhu mostu velká pozornost už z důvodu potenciálního rizika, že konstrukce nebude bezpečná. Dlouho se přemýšlelo o volbě konstrukčního systému. Pokora před tak těžkým úkolem, jako je návrh mostu, vedla k tomu, že pouze skuteční odborníci se podíleli na návrhu mostních konstrukcí. Dnes se situace mění. Existence podrobných výpočetních metod vede k představě, že navrhnout se dá cokoli. Bohužel někteří nezkušení autoři navrhují systémy, které jsou originální, ale zároveň velmi nevhodné. Místo přemýšlení o vhodném systému se příliš mnoho počítá a dimenzuje. Výsledkem pak jsou konstrukce, které přenášejí zatížení neúčelným způsobem, jsou drahé a složité. Touha po originalitě za každou cenu je drahá a má často i dopady do detailů, které pak mohou snižovat trvanlivost konstrukce. Proto by každý, i tzv. originální návrh měl být podroben expertize odborníků, kteří by včas posoudili, jaká rizika jsou s návrhem spojena, a informovali o tom investora.

Má probíhat výběr návrhu exponovaných mostů na základě tzv. architektonicko-konstrukčních soutěží, jak to určují současné legislativní podmínky?

Takové soutěže mají své výhody v tom, že může být předložen velký počet návrhů. Soutěžní projekty nejsou a ani nemohou být dopracovány do dostatečné podrobnosti, což vyžaduje pozdější dopracování, případně odhalení problémových míst. Složení výběrových komisí bývá omezené, zastoupení inženýrů jako rozhodujících odborníků pro mostní, tedy inženýrskou konstrukci bývá poměrně malé. Vybraný návrh se obvykle realizuje a je pak už jen na jednání autorů a dalších účastníků výstavby, jak se projekt dále vyvine. Prostor pro případné úpravy návrhu je značně omezen. Dle mého názoru vhodnější varianta byla použita při poslední soutěži na Nuselský most. Výsledky soutěže byly inspirací pro investora, aby objednal projekt u zkušené projekční kanceláře, který by využil kladné stránky některého ze soutěžních návrhů. Investor, jako budoucí majitel a správce drahé mostní konstrukce, by měl mít možnost více ovlivnit soutěžní návrhy. Takový systém by mohl vést k optimální konstrukci mostu, ale byl by obtížně slučitelný se současným autorským zákonem. Mosty jsou ve většině případů financovány z veřejného rozpočtu. Mělo by se tedy postupovat obezřetně dle podmínek prostředí, protože jiná kritéria platí například ve městech a jiná v odlehlých oblastech, kam nikdo nepřichází. Další kritéria se týkají trvanlivosti a udržitelného rozvoje. Návrh mostu jako velké a nákladné konstrukce je složitý proces, který musí splnit řadu podmínek. To je možné jen tehdy, pokud se na něm budou podílet opravdoví odborníci, a ne že návrh bude výsledkem nápadu, zaštiťujícího se pouze autorským zákonem.

Byl jste důležitým členem týmu, který stavěl nový Trojský most. Jaký hlavní poznatek jste si z práce na jeho realizaci odnesl? Posunul vás něčím dál v uvažování o mostech?

Na výstavbě Trojského mostu jsem se podílel jako expert zhotovitele. Byla to neocenitelná zkušenost, protože šlo o velký most, jeho extrémně náročná výstavba vyžadovala mnoho nestandardních technologických postupů, které se vyvíjely speciálně pro tuto stavbu. Stavba podobných oblouků ve světě obvykle probíhala v jiných podmínkách staveniště, než jsou v Praze-Troji. Podobné oblouky jsou stavěny přes velké řeky, kde je možnost zaplavování celé konstrukce do definitivní pozice. Omezené podmínky malého toku Vltavy vyžadovaly zcela individuální přístup k výstavbě. Z mnoha zvažovaných variant byla vybrána jedna pro realizaci a dnes s odstupem po dokončení mostu mohu potvrdit, že volba byla správná. Další zkušeností byla spolupráce s řadou odborníků, kteří se v různých funkcích na výstavbě podíleli. Hybridní konstrukce mostu kombinuje ocelovou konstrukci oblouku a mostovku z předpjatého betonu, proto se podíleli na stavbě jak vynikající betonáři, tak i oceláři. Most dopadl velmi dobře a tvoří jednu z nových dominant Prahy. Při návrhu konstrukce autoři požadovali splnění některých podmínek, které nepovažuji za optimální, a dle mého názoru by bylo možné malými úpravami, které by téměř neovlivnily vzhled mostu, snížit náklady, zjednodušit podstatné detaily mostu a zejména jeho výstavbu. Každá jednání však skončí kompromisem a investor se rozhodl autorské požadavky splnit i za cenu vyšších nákladů. Nyní je esteticky zdařilý most v provozu již sedm let, stal se dle očekávání dominantou oblasti a předpokládám, že všichni uživatelé jsou s ním spokojeni.

Po roce 2010 jste se stal průkopníkem v použití UHPC (ultra vysokohodnotný beton), lávka pro pěší a cyklisty přes Labe v Čelákovicích postavená v roce 2014 dosáhla největší rozpětí hlavního zavěšeného pole v Česku a byla vysoce hodnocená. Jaké okolnosti brání masivnějšímu uplatnění UHPC: kdy se z něj budou realizovat také silniční mosty?

UHPC je vynikající materiál, ale jako každý jiný materiál se musí účelně využívat. Představa, že nyní nahradí většinu běžného betonu, je zcela mylná. Když byl UHPC vyvinut, byl používán na lávky a exponované součásti některých mostů. Další uplatnění našel ve fasádních konstrukcích, lehkých schodištích apod. Další velkou oblastí je jeho použití na detaily, např. spoje betonových konstrukcí nebo na opravy a zesilování, kde se jeho vynikající mechanické vlastnosti mohou přiměřeně využít. Jako vysokohodnotný materiál je vhodný pro ty části, kde se jeho vlastnosti nejlépe využijí. Protože má vynikající vlastnosti, je také drahý. Důvodem je nutnost použití vybraných druhů kameniva, drahých příměsí a výztužných vláken. Výroba je náročnější než u běžného betonu a stejně tak i zpracování, tj. ukládka, hutnění a ošetřování. Vývoj ve světě ukazuje, že jeho použití na celé mostní konstrukce je omezené. Je třeba pečlivě zvažovat, jaký beton na stavbu použít. Máme pevnostní třídy od běžných cca 30 MPa až po úroveň UHPC. V řadě případů použití betonu třídy s pevností 80 až 100 MPa může být zcela dostačující pro stavbu mostu nebo lávky a použití UHPC by vůbec nepřineslo nic navíc. Zejména u segmentových předpjatých konstrukcí, kde rozhoduje dosažení tlakové rezervy ve spárách a nikoli tahová pevnost betonu, nemusí být aplikace UHPC přínosem. Pro správné působení mostu je také podstatná jeho tuhost, která nemusí být dostatečná při nadměrném vylehčení konstrukce. O trvanlivosti betonových mostů rozhodují obvykle detaily. Dobře navržený most z běžného betonu může mít větší trvanlivost než špatně navržený most z UHPC, kde se automaticky předpokládá větší odolnost proti povětrnosti. Dále je podstatný vhodný návrh předpětí a ochrana předpínací výztuže před korozí. Bohužel z používání UHPC se stává trend a do jisté míry móda a navrhuje se i tam, kde není optimální. Případná špatná zkušenost by mohla ovlivnit zejména velké investory k jeho odmítání, což by nebylo žádoucí.

Reaguje stavební legislativa na rychlý vývoj UHPC? Jsou již vytvořeny normy, jimiž je povinné se řídit?

Návrhové předpisy pro výrobu, návrh a provádění konstrukcí z UHPC jsou předmětem dlouhodobého vývoje. Dlouho neexistovala žádná doporučení. V současné době existují předpisy např. ve Švýcarsku nebo ve Francii, Japonsku, USA atd. Mezinárodní doporučení se připravují v rámci mezinárodní betonářské federace fib. Komplexnost problematiky vede k odlišným názorům jednotlivých skupin odborníků. Např. názory švýcarské, francouzské a německé se dost liší, což vede k obtížnému hledání konsenzu při přípravě mezinárodních doporučení. U nás byla první doporučení představena jako metodiky připravené ve spolupráci KÚ ČVUT, Pontexu a dalších subjektů jako výsledek grantového projektu. V současné době u nás Česká betonářská společnost dokončuje Technické podmínky se zohledněním posledních evropských poznatků, na kterých se také podílím. Ty by měly být vydány do konce tohoto roku. Nedostatek zkušeností s novým materiálem požaduje poněkud konzervativní přístup a požadavky na zkoušení někdy i celých prvků. Proto se dá čekat, že časem budou v současnosti uvažovaná pravidla upřesňována. Technické podmínky nemají statut normy. Ale pokud budou ve smlouvě o dílo uvedeny jako závazný podklad, stanou se pro výstavbu konkrétní konstrukce závazné. Taková praxe byla již ověřena např. užíváním Technických podmínek pro návrh vodonepropustných konstrukcí.

V současnosti, po desetiletích používání, dochází k problémům některých staveb z předpjatého betonu, jak u nás, tak v zahraničí. Po pádu Morandiho mostu v Janově se zvedla až vlna hysterie. Na předpjatý beton jste uznávaný odborník: byly zmíněné obavy oprávněné? Lze obecně říci, čím se dá zvýšit jeho životnost?

Předpjatý beton začal být v širším měřítku používán teprve po druhé světové válce. Tehdy šlo o novou technologii, se kterou nebyly zkušenosti. Ty se teprve získávaly s rozvojem předpjatých konstrukcí. Řada problémů, které dnes vidíme, vychází z toho, že některé faktory byly v minulosti podceněny. Jako příklad lze uvést ochranu předpínací výztuže. Zatímco dříve bylo možné předpínací jednotky (lana nebo dráty) prostě zabetonovat, dnes se požaduje podstatně vyšší stupeň ochrany. Krytí kabelového kanálku 2 cm bylo možné, dnes se ví, že to je hodnota velmi podceněná.

Neméně významným faktorem je kvalita výroby a její kontrola. V době vývoje předpjatých konstrukcí byla určitá kvalita materiálů a požadavky na kvalitu práce. Materiály se velmi vyvinuly za posledních cca 30 let. Kvalita práce zejména za dob socialismu nebyla tak kontrolovaná jako dnes. Proto není divu, že se setkáváme s nezainjektovanými kabelovými kanálky a neprobetonovanými detaily konstrukcí. Nedostatečná kvalita izolací mostů vedla k pronikání vody do konstrukce a korozi výztuže. Pokud voda s rozmrazovací solí pronikne k výztuži, významně urychlí proces koroze. Svůj podíl na současném stavu má i zanedbávaná údržba. Kdyby se např. izolace mostů vyměnila včas a byl by i nezainjektovaný kanálek v suchu, koroze by se mohla zastavit, nebo aspoň probíhat pomaleji.

Dalším faktorem je obecný přístup k navrhování konstrukcí. Při navrhování byl vždy zájem mít jasnou představu o působení konstrukce. Protože metody výpočtu nebyly tak vyvinuté, hledaly se transparentní statické systémy, často staticky určité systémy. Ty jsou velmi jasné, je možné stanovit síly v jednotlivých prvcích s vysokou přesností, ale na druhé straně selhání jednoho prvku vede k selhání celého systému. Při jedné závadě tedy mohl most spadnout. V současné době se preferují mnohokrát staticky neurčité systémy, kde když dojde k poruše na jednom místě, vnitřní síly se přeskupí, konstrukce se může porušit, ale neměla by se zřítit. Návrh se pak neobejde bez složitějších výpočtů, které dříve nebyly realizovatelné. Takový moderní postup návrhu zvyšuje bezpečnost, ale je zároveň náročnější na pochopení funkce konstrukce, a proto by zase měly být takové systémy navrhovány zkušenými odborníky. Nelze spoléhat jen na výpočetní techniku.

Dnes se dá říci, že nově navrhované předpjaté konstrukce jsou mnohem bezpečnější než ty starší. U starších je třeba zavést důsledné kontroly a pečlivou údržbu. Bohužel neexistují neŘešení destruktivní metody pro zjištění stavu předpínací výztuže, která je uvnitř konstrukce. Proto každá konstrukce vyžaduje individuální přístup sledování a uvážlivé rozhodování o případném zesílení, nebo náhradě novou konstrukcí.

Ještě poznámka k vyšetřování kolapsů mostů, ale i menších nehod ve stavebnictví. Měli bychom si vzít příklad z leteckého průmyslu. Jako první krok by mělo být odborné vyšetření příčin kolapsu skupinou specializovaných odborníků. Teprve jako druhý krok by mělo být hledání viníků. Současná praxe ukazuje, že policie objedná posudek u soudního znalce (jeho kvalifikace ani nebyla donedávna vázána požadavky dle typu konstrukce) a na základě tohoto posudku padnou obvinění fyzických osob. Ty se pak musí obtížně obhajovat, např. předkládáním dalších oponentních posudků. Přitom skutečný viník může být někdo úplně jiný.

Co je hlavní příčinou toho, že v Česku tak trvá výstavba dopravních staveb, především dálniční sítě, v níž dalece zaostáváme za Polskem, které ještě před dvaceti lety bylo v tomto ohledu rozvojovou zemí?

Toto není otázka pro mě, ale spíše pro investory, nebo státní úředníky. Z mého pohledu je příčin několik. Za prvé dlouhé stavební řízení, kam zasahuje řada organizací hájící lokální zájmy, nebo vstup tzv. ochránců přírody, kteří pod různými záminkami zpomalují schvalování projektů. Když se už dosáhne udělení stavebního povolení, měla by se stavba považovat za schválenou a mělo by se stavět. U nás existují i případy, kdy udělené stavební povolení bylo zpochybněno a pozastaveno. V neposlední řadě k rychlosti výstavby nepřispívají spory mezi zhotoviteli po vyhlášení výsledků soutěží. Pak spor řeší Úřad pro ochranu hospodářské soutěže, z čehož plynou další zdržení. Nelze nezmínit i situace, kdy je výhodné odsouhlasit modifikace projektů po vysoutěžení, které musejí být dále složitě zdůvodňovány a schvalovány. Jakékoli úpravy projektů velmi komplikuje zákon o zadávání veřejných zakázek. Faktorů je tedy hodně a lze jen stěží odhadnout, zda je možné v blízké budoucnosti očekávat, že se výstavba u nás zrychlí. Nový stavební zákon sice tyto ambice má, ale počet vyjádření předkládaných k žádosti o stavební povolení se asi příliš měnit nebude, a proto se nabízí otázka, jak se má řízení urychlit. Zkušenosti z minulých projektů, jakými byl obchvat Plzně dálnicí D5 s tunelem Valík nebo stavba dálnice D8 přes České středohoří, ukazují, že zpoždění výstavby může trvat i deset let. Obyvatelé dotčených oblastí pak zbytečně dlouho trpí vysokým dopravním zatížením komunikací nižších tříd. Přitom se nakonec stejně postaví dálnice v plánované trase, protože vzhledem k sousedním dříve dokončeným úsekům to není ani jinak možné.

Jak jste spokojený coby teoretik, pedagog i praktik s činností Kloknerova ústavu? Má i po sto letech trvání jeho existence smysl?

Stavební průmysl potřebuje z nejrůznějších důvodů nezávislé ústavy typu, jako je Kloknerův ústav, nebo jiné instituce, jako jsou stavební fakulty nebo Technický a zkušební ústav stavební (TZUS). Poskytují odborný servis, který je nutný pro případy ověření nových technologií nebo i pro případy sporů s jinými účastníky výstavby. V současné době je práce na trhu dost a Kloknerův ústav je přetížen externími zakázkami. Současně je Kloknerův ústav ústavem ČVUT a vztahují se na něj hodnotící kritéria jako na fakulty ČVUT. Bohužel, v současné době se hodnotí zejména publikační činnost v impaktovaných nebo jinak registrovaných časopisech (např. databáze SCOPUS), ideálně zahraničních. Pro náš průmysl by ale bylo zajímavé publikovat právě v českých časopisech, protože zahraniční čte pouze minimum lidí ze stavebních firem. Získané zkušenosti pracovníků KÚ a jejich činnost pro stavební firmy není dostatečně uznávána ve vyhodnocování výsledků na ČVUT, což není dle mého názoru správné. Úlohu Kloknerova ústavu vidím v již zmíněné podpoře průmyslu a funkci nezávislé vysoce odborné organizace, která by neměla být ovlivněna žádnými politickými nebo jinými okolnostmi.

Jak vnímáte problematiku trvale udržitelného rozvoje ve stavebnictví?

Trvale udržitelný rozvoj se dnes skloňuje při každé příležitosti. Každý má o něm jiné představy. Na jedné straně existuje honba za snižováním emisí CO2, na druhé straně požadujeme vysokou trvanlivost konstrukcí a minimalizaci celoživotních nákladů. Přitom současně v některých případech stavíme konstrukce mimořádně nákladné, kde se na materiálovou úspornost příliš nehledí. Z hlediska konstrukcí a jejich efektivnosti platí to, co jsem zmiňoval již v minulých otázkách. Konstrukce má být navržena tak, aby účelně přenášela zatížení. Cesta je v návrhu účelné konstrukce jako celku a nikoli v optimalizaci dimenzování jednotlivých průřezů. Též volba materiálu (zejména ocel a beton) musí být vhodně uvážena. Tak se dá dosáhnout úspor materiálu, a přitom konstrukce splní požadavky. Setkávám se s různými pokusy, jak výstavbu z pohledu udržitelnosti zefektivnit. Mezi nimi je řada způsobů, které mají perspektivu. Jedním z nich je třeba využívání recyklovaného kameniva do betonu. Podobně jako u všech nápadů platí, že jde o to najít vhodné aplikace a nemyslet si, že recyklát nahradí veškeré přírodní kamenivo.

V automobilovém průmyslu dochází k radikální změně, končí spalovací motory a jsou nahrazovány elektrickými. Může nastat podobná situace ve stavebnictví? Může být vyvinut materiál založený na úplně jiném složení, který by mohl jednou beton plně nahradit?

V Evropě se objevují trendy navrhující omezení výroby klasického cementu, respektive omezení obsahu slínku v cementu, který je zásadní pro tvrdnutí betonu. Výsledkem takových iniciativ může být to, že se výroba přenese třeba do Číny, a my budeme mít cement dražší a z globálního hlediska se znečištění vůbec nezmění. Na druhou stranu se vyvíjejí různé jiné materiály, které by cement mohly alespoň částečně nahradit. Zatím se na trhu příliš neprosazují, ale třeba časem se jejich vlastnosti upraví tak, aby byly konkurenceschopné. Vývoj jde rychle dopředu a je těžké odhadovat, co bude za desítky let. Doporučení a pravidla pro vývoj stavebního průmyslu, ale i jiného, například zmíněného automobilového průmyslu by měly být stanoveny ve spolupráci s objektivními odborníky, aby přinesly reálný užitek. Nikoli aby sloužily jako politická prohlášení té či oné strany, aby si polepšila ve volbách, nebo aby jejich účelem bylo zvýšení zisků nejbohatší skupiny vlivných světových podnikatelů.

PETR VOLF

Rozhovor vyšel v časopise Materiály pro stavbu 5/2021