Při rekonstrukci areálu radnice ve Vyškově bylo rozhodnuto zásadně přestavět stávající zchátralý řadový objekt (obr. 1). Nová dispozice objektu postavila statiky mimo jiné také před úkol zajistit protlačení sloupů deskou u komplikovaně tvarovaného schodiště, kdy byly z těchto důvodů použity skryté manžetové ocelové hlavice. Zlepšení únosnosti a průhybů stropní konzolové části desky bylo dosaženo pomocí předpětí.
Vzhledem ke stáří objektu, intenzivnímu využívání, stavebně-statickému stavu (nevhodnému stavebnímu materiálu, deformacím stropů, krovu, schodiště atd.) bylo nezbytné zajistit celkovou rekonstrukci. Dům se nachází v historické zóně města, části domu byly památkově chráněny (středověký klenutý sklep pod domem, uliční zeď). Před započetím projekčních prací byl stav domu podrobně popsán ve znaleckém posudku.
Po dohodě s investorem a architekty byla navržena složitá rekonstrukce. Byly přitom řešeny i adaptace sklepních prostorů, fasád a navazujících štítových zdí vedlejších domů. Při provádění stavby se také zjistilo, že výkresy stávajícího stavu domu byly nepřesné, takže bylo nezbytné stavební a statický projekt průběžně upravovat.
Popis a stav původního objektu
Původní objekt sloužil kdysi jako obytný dům a řemeslnická dílna. Po zakoupení domu městským úřadem zde byly po adaptaci umístěny archiv, místnosti městské policie a kanceláře.
Dům byl zděný (cihly, vepřovice), dvoupodlažní a podsklepený, s dřevěnými trámovými stropy a se sedlovou střechou. Hlavní fasáda domu směřovala do úzké uličky, spojující obě hlavní náměstí města, zadní fasáda byla obrácena do radničního dvora. Z důvodů ochrany památek nebylo možné vzhled uliční fasády měnit, bylo též předepsáno zachovat sklepní prostory a včlenit je do nové stavby.
Návrh rekonstrukce
Aby bylo možné nadále dům používat, bylo nutné jej zcela přestavět [1–14]. Mimo fasádu do ulice a sklepů byl dům opatrně zbourán; nový návrh dispozice pak respektoval požadavky památkové péče. Protože bylo nezbytné propojit dům s vedlejšími, úřadem také používanými objekty, bylo dohodnuto vhodně upravit výškové úrovně nových stropů.
Důležitým faktorem při výstavbě bylo zesílení stávajících základů pod uliční zdí, zajištění bezpečnosti obou štítů dříve opravovaných domů po levé a pravé straně stavby a oprava či náhrada podzemních vedení. Pro upřesnění vzájemných výškových úrovní byly vedeny vrty přes zdivo štítů.
Pro vlastní stavbu byla zvolena kombinace vnitřního monolitického železobetonového skeletu se zděnými obvodovými stěnami (s roštovými základy, kruhovými sloupy, lokálně podepřenými stropními deskami a polokruhovým schodištěm) – přehledná vizualizace nosné konstrukce je znázorněna na obr. 2. Krov byl navržen jako krokvová soustava se střešním pláštěm z krytinových šablon.
Základy
Ze starých základů byla použita pouze část pod památkově chráněnou průčelní zdí (která nemohla být odstraněna, neboť na ní tato zeď spočívala). Ostatní původní základy (mimo zdiva středověkých sklepů, obr. 3) byly odbourány a nahrazeny železobetonovým roštem.
Zesílení starého základu bylo provedeno oboustranným přibetonováním podélných základových věnců, které byly příčnými předpjatými lany sepnuty s původním zdivem (obr. 4, 5). Pro zlepšení spojení zdiva a betonu byly použity mikrohřeby.
Centrální sloup nad klenbou sklepů byl vynesen průvlakem roštového základu. Sklepní klenba byla na horním povrchu vyztužena nadbetonovanou kotvenou železobetonovou skořepinou.
Svislé konstrukce
Svislou nosnou část uvnitř dispozice objektu tvoří železobetonové kruhové sloupy. Jako zajištění proti protlačení byly na sloupy u schodiště v jednotlivých podlažích velmi pečlivě osazeny nesymetrické ocelové skryté hlavice. Toto opatření bylo nutné, neboť spojení stropních desek v 1. a 2. NP a sloupů u schodiště bylo z architektonických důvodů výrazně zmenšeno.
Hlavice byly provedeny jako svařence z válcovaných profilů a plechů (obr. 6). Z výrobních důvodů byly hlavice vyrobeny jako jeden kus, i když původně bylo navrženo dodatečné spojení hlavice a jejího svislého prvku svařením na montáži. Návrh hlavic byl předem konzultován se stavební firmou; její připomínky ke tvaru a materiálu hlavic byly respektovány a usnadnily následně uložení hlavic do desky (obr. 7, [12]).
Dále bylo jako nosné použito i zdivo z bloků Porotherm. Prostorové ztužení stavby bylo zajištěno zděnou výtahovou šachtou s věnci, po výšce provázanými s monolitickým schodištěm (obr. 2).
Svislé i vodorovné konstrukce skeletu byly provedeny z betonu C35/45 XC2 s konzistencí S3, vyztuženého ocelí B500B.
Vodorovné konstrukce
Vodorovné konstrukce byly provedeny jako železobetonové lokálně podepřené desky o maximálním rozpětí 6,25 m, vyztužené ve dvou směrech (obr. 8). Poněvadž bylo (z architektonických důvodů) pod podstřeším navrženo značné konzolové vyložení stropní desky, zatížené na okraji hmotností krovu a střechy, bylo zapotřebí pro redukci průhybů zmíněné desky použít předepnutí (obr. 9, 10). Trasování předpínacích lan (obr. 11) – „monostrandů“ ø 15,5 mm – bylo zvoleno ve tvaru pěti překrývajících se příčných smyček, s kotvením obou konců lan na okraji konzolové části desky a z šesti lan podélných v přilehlém sloupovém pruhu. Předepnutí sloupového pruhu vytvořilo skrytý předpjatý příčník ve stropní desce, ke kterému bylo možno bezpečně připnout příčná konzolová lana stabilizující konzolu z hlediska průhybů (obr. 12). Přepínací lana byla před betonáží fixována v armokoši. Napínání lan na síly cca 200 kN proběhlo úspěšně.
Výhoda předepnuté konstrukce
Důvodem pro použití předpětí v konzolové části stropní desky bylo zmenšení jejích průhybů. I když statici jednali s architekty o možnosti umístit na konci desky do dispozice kovové štíhlé sloupy, byl tento návrh odmítnut, neboť prostor pod střechou měl sloužit jako konferenční místnost, kde jsou podpory nežádoucí.
Částečným předepnutím konzolové části desky a vnitřního sloupového pruhu bylo dosaženo zlepšení průhybu od veškerého zatížení (stálého i užitného) o cca 40 % (výpočtem změna z 7,31 mm na 4,57 mm). Kontroly uložení lan, betonáže a napínání byly prováděny průběžně, přičemž každý pracovní krok byl dokumentován fotograficky.
Závěr
Úpravy sklepů, základy a předepnutí fasádní zdi byly provedeny s předstihem cca půl roku. Lze konstatovat, že kombinace skrytých manžetových ocelových hlavic a částečné předpětí lany bez soudržnosti – „monostrandy“ – byla u této konstrukce poměrně komplikovaného geometrického tvaru vhodná a osvědčila se, což lze dokreslit na fotografiích dokončeného objektu (obr. 13–15).
Příspěvek vznikl v souvislosti s řešením výzkumného projektu TA02011322 Prostorové konstrukce podepřené kabely a/nebo oblouky.
ZDENĚK BAŽANT, RADIM NEČAS
foto archiv autorů
Literatura:
1) ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. ČNI Praha, (ed. 2), 7/2011.
2) ČSN EN 1990 Eurokód: Zásady navrhování konstrukcí. Duben 2007.
3) ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatíženi konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb. Březen 2004.
4) ČSN EN 1991-1-3 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-3: Obecná zatížení – Zatížení sněhem. Říjen 2006.
5) ČSN EN 1991-1-4 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-4: Obecná zatížení – Zatížení větrem. Duben 2007.
6) ČSN EN 1992-1-1 Eurokód 2: Navrhování betonových konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Březen 2010.
7) ČSN EN 1993-1-1 Eurokód 3: Navrhování ocelových konstrukci – Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Prosinec 2006.
8) ČSN EN 1995-1-1 Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla – Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. Květen 2009.
9) ČSN EN 1996-1-1 Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce. Květen 2007.
10) ČSN EN 1997-1 Eurokód 7: Navrhování geotechnických konstrukcí – Část 1: Obecná pravidla. Září 2009.
11) ČSN ISO 13822 Zásady navrhování konstrukcí – Hodnocení existujících konstrukcí. Srpen 2005.
12) ZICH, M., Z. BAŽANT. Plošné betonové konstrukce, nádrže a zásobníky. CERM, s. r. o., Brno, 08/2010, ISBN 978-80-7204-693-5.
13) BAŽANT, Z., L. KLUSÁČEK. Statika při rekonstrukcích objektů. 5. vydání. CERM, s. r. o., Brno, 08/2010, ISBN 978-80-7204-692-8.
14) BAŽANT, Z., A. ERBEN. Udržování a adaptace budov. SNTL Praha, 1959.
Doc. Ing. Zdeněk Bažant, CSc., (*1933)
absolvoval FAST VUT v Brně v r. 1956, pracoval jako stavbyvedoucí firmy Průmyslové stavby Gottwaldov, n. p., a projektant v oboru statiky pozemních staveb PVÚ VUT v Brně. Pracuje jako docent a vědecký pracovník ÚBZK FAST VUT v Brně. Je autorizovaným inženýrem pro statiku a dynamiku a znalcem v oborech rekonstrukce staveb a plošné a montované konstrukce.
Ing. Radim Nečas, Ph.D., (*1974)
absolvoval FAST VUT v Brně v roce 1998, obor konstrukce a dopravní stavby. Je projektantem v oboru mosty a inženýrské konstrukce, pracuje jako odborný asistent a vědecký pracovník na ÚBZK FAST VUT v Brně. Je autorizovaným inženýrem pro mosty a inženýrské konstrukce.
