Betonové podlahy jsou nejběžnějším typem podlah zvláště u průmyslových objektů a řady komerčních provozů. Jde o betonárkou namíchanou směs polotekutého betonu s kamenivem nejčastěji frakce 16 mm (příp. 32 mm, u tenkých vrstev naopak 8 mm) nejběžněji pevnostní třídy C 20-25 MPa (příp. do 35 MPa), která je uložena na dostatečně zhutnělý podklad s PE fólií. Jako výztuž se používá betonářská síť, rozptýlená ocelová výztuž nebo vlákna. Směs je zavibrována a srovnána do patřičné rovinnosti (která je daná normou). Následně se do povrchu zapracovává speciální vysokopevnostní vsyp pomocí rotačních hladiček. Po ukončení hlazení je plocha rozřezána na dilatační celky a povrchově ošetřena speciálním ochranným nástřikem proti rychlému odpaření vody.
Proč jsou dilatační spáry v betonu klíčové?
Stavby, které jsou vystaveny přirozeným změnám teploty ovzduší, je třeba rozčlenit na části, které se mohou chovat samostatně. Pokud se tak nestane, konstrukce se sama rozdělí podle obecných fyzikálních zákonů a vnitřních a vnějších tvarových a materiálových vlastností stavby. Praskliny v podlaze nejsou náhoda - jsou důsledkem chybějící nebo špatně provedené dilatace. Každý beton a anhydrit se při schnutí smršťuje. Každá podlaha se při změnách teploty roztahuje a smršťuje. Pokud tyto pohyby nemají kam jít, materiál praská. Dilatační spáry jsou kontrolované „místa pro praskliny" - říkáte betonu, kde se má pohnout, místo aby praskl uprostřed obýváku.
Poruchy vyvolané objemovými změnami
Poruchy vyvolané účinky objemových změn lze zařadit do skupiny nepřímých účinků namáhání. Teplotní účinky vyvolávají u stavebních konstrukcí délkové změny. Nejsou nebezpečné tehdy, může-li se stavební konstrukce nebo prvek neomezeně roztahovat či stahovat. Např. jsou-li konstrukce uloženy na pohyblivých podporách (ložiskách) nebo na kyvných stojkách, nebo jsou-li rozděleny na části v takových vzdálenostech, že výsledek napětí z délkových změn nezpůsobí žádná nadměrná namáhání ve vlastních nebo přilehlých nosných prvcích.
Smršťování betonu
Smršťování nastává při úbytku vlhkosti (vysychání) betonu a jeho účinek je pak dán zmenšením objemu. Vysychání začíná vždy na povrchu a při jeho rychlém průběhu na povrchových oblastech konstrukci brání vlhké jádro volnému stahování povrchu. Účinek je udáván hodnotou cca 0,25 mm/m, často ale i výrazně vyšší v závislosti na typu betonu. Tím vznikají tahová napětí, která u betonových konstrukcí, u nichž se účinkům smršťování zabraňuje nevhodnou konstrukční úpravou, vyvolávají vznik trhlin. Proto se smršťováním trhají tenké stropní desky spojené monoliticky s masivními betonovými prvky - s trámy nebo průvlaky, případně se ztužujícími věnci atd. Trhají se i dlouhé zdi, které se nemohou v dosedacích plochách vlivem tření zkracovat. Smršťováním lze vysvětlit vznik trhlin, jež nemohou mít původ od účinků zatížení. Porušují se jím i trámy a průvlaky a hlavně zdivo, na kterém jsou železobetonové konstrukce uloženy. Průběh smršťování je ovlivněn teplotou a vlhkostí prostředí. Tvrdne-li beton v suchém a teplém prostředí, je smršťování větší a probíhá rychleji. Zvlášť nepříznivě se projevují účinky smršťování při betonování nádrží, vodojemů kanálů apod., neboť smršťováním vznikají trhlinky, porušující vodotěsnost. Účinek smršťování se zvyšuje u betonu s velkým obsahem cementu, používáním cementů objemově nestálých, vysokým vodním součinitelem, používáním jemnějších frakcí kameniva a některých přísad, zejména urychlovačů/zpomalovačů tuhnutí betonové směsi. Smršťování probíhá nejintenzivněji v prvém období po zabetonování (ve 3 až 6 týdnech) a během prvního roku. Čelí se mu vhodným konstrukčním opatřením a pracovními postupy při betonování.
Dotvarování betonu
Dotvarování je vlastnost betonu charakterizovaná růstem trvalých deformací konstrukce za účinku trvalého nebo dlouhodobě působícího zatížení. Je velmi důležité pro železobetonové, ale zejména pro předpjaté konstrukce. Zvětšuje zkracování podpůrných konstrukcí (sloupů, stěn atd.), zvyšuje průhyby betonových nosníků, ovlivňuje vnitřní napětí betonu, zvyšuje změnu staticky neurčitých veličin, přesouvá napětí z betonu na výztužné pruty a úbytek předpětí v předpjatých konstrukcích atd. Účinky dotvarování jsou tím větší, čím dříve po vybetonování je konstrukce zatěžována a čím její průřezy jsou subtilnější.
Čtěte také: Postupy pro správné provedení dilatačních spár
Typy dilatačních spár
Existuje několik druhů dilatací a spár, které mají specifické funkce v podlahových konstrukcích:
- Dilatační spára: Zabezpečuje volný pohyb dílčích celků desky vůči sobě. K tomuto dochází při smršťování, nebo rozpínání betonu v době zrání. Nebo při velkých změnách teploty. Tento typ spáry prochází celou tloušťkou potěru a musí se přiznat i ve finální krytině. Dilatační spára musí být z měkkého a stlačitelného materiálu. Materiál musí mít odpovídající tloušťku a stlačitelnost.
- Konstrukční spára: Je součást objektové dilatace a prochází všemi konstrukcemi stavby. Tuto spáru je potřeba vždy převzít a zachovat v celé skladbě podlahy. Úkolem konstrukční spáry je umožnit volný pohyb velkých konstrukčních celků stavby způsobený teplotní roztažností, rozdílným sedáním, nebo objemovými změnami.
- Smršťovací spára: Se provádí většinou u cementových potěrů, které mají mnohem větší objemové změny než anhydritové potěry. Tato spára zabraňuje vzniku a šíření nežádoucích a náhodných trhlin v potěru. Proto se musí u cementových potěrů dodržovat dilatační celky předepsané v technickém listu konkrétního použitého potěru. Spáry u cementového potěru se mohou provádět před litím, při lití, nebo co nejdříve po vylití tj. cca. 1-2 dny. Před litím a při lití cementové podlahy se provádí vložením speciálního přechodu. Pokud by se ale prováděla spára po vylití tak se musí provést naříznutím podlahy a to do 1/3 hloubky potěru. Tímto vzniká řízená trhlina, která uvolní napětí v potěru a tím zabrání šíření dalších nežádoucích trhlin.
- Pracovní spára: Je spára, která není uvedená v projektu. Tato spára se většinou vytváří, když je potřeba přerušit lití podlahy. Oddělují se tím dva celky potěru, které jsou realizovány v různém časovém rozmezí. Tato spára by měla být provedena stejně jako dilatační spára.
- Okrajová dilatace: Je umístěna mezi potěrem a všemi svislými konstrukcemi. Tyto dilatace jsou tvořeny z dilatačního pásu PE mirelon většinou o tloušťce 5-10 mm v závislosti na skladbě podlahy a velikosti plochy. Touto okrajovou dilatací dojde k oddělení všech svislých konstrukcí a zamezí se tak šíření kročejového hluku do sousedících místností a umožní se tím i pohyb desky v potěru při teplotních změnách. Pěnový dilatační pásek po celém obvodu místnosti - podél stěn, sloupů, zárubní a prostupů. Je povinný u každého potěru bez výjimky. Výška pásku odpovídá tloušťce skladby (izolace + potěr). Navazuje na dilataci v nosné konstrukci budovy. Prochází celou skladbou podlahy včetně potěru.
Další typy dilatačních spár v podlahách
- Mezilehlé dilatační spáry: Rozdělují místnost na více částí (nutné u velkých ploch).
- Dilatační spáry pro podlahové topení: Používají se v místech, kde je podlahové vytápění. U podlah s topením je dilatace ještě důležitější - teplotní cykly zvyšují namáhání. Klíčové pravidlo: Dilatace v potěru musí respektovat okruhy podlahového topení.
- Dilatační spáry pro vibrace: Instalují se v místech v blízkosti těžebních oblastí, oblastech náchylných k zemětřesení a průmyslové závody, kde se pracuje s velkými stroji.
Výpočet dilatační spáry v betonu a její správné provedení
Úmyslně vytvořené spáry mezi jednotlivými částmi konstrukce se nazývají dilatační nebo rozdělovací. Někdy je ovšem třeba volit polohy dilatačních spár ve větších vzdálenostech, než je běžné. Např. u spojité konstrukce nelze dilatační spáry upravit tak, že se stavba jednoduše rozdělí na jednotlivé menší části - to by bylo nevhodné, nekonstruktivní a drahé. Spáry se mohou v podobných případech provést i ve větších vzdálenostech, je však nutné u konstrukce početně vyšetřit vliv změn teploty a smršťování betonu a nepříznivým účinkům bránit vhodnými konstrukčními opatřeními, která vyplynou ze statického výpočtu.
Dilatační spáry by měly být, pokud je to možné, přímé a měly by procházet bez přerušení všemi částmi budovy zdola nahoru, tedy od základů až po střechu. Dilatačními spárami oddělujeme od sebe také ty části budov, které jsou založeny na různých základových půdách a kde lze očekávat nestejnoměrné sedání. Pokud by se taková konstrukce provedla spojitě, vyvolalo by to u ní nerovný pokles základů a tedy přídavná namáhání a poruchy horních konstrukcí. Při vzájemném překrývání objemových či teplotních změn a při větších délkách stavby může také dojít k tak velkým roztažením nebo stlačením a tedy k silovému namáhání konstrukce tak, že dojde k překročení pevnosti stavebních materiálů a nezbytné protažení se projeví trhlinami. Obvykle se navrhuje šířka dilatačních spár 15 až 25 mm. Realizace se pak zajistí vložením vhodné vrstvy stlačitelného materiálu.
Řeže se do cementového potěru 24-48 hodin po lití, do hloubky 1/3 tloušťky. U anhydritu se řezané spáry obvykle neprovádí díky minimální smrštivosti. Každý přechod mezi místnostmi je dilatační spára. V rodinném domě běžných dispozic (místnosti 15-25 m²) stačí okrajová dilatace a dilatace v dveřních otvorech. Maximální rastr dilatačních spár pro anhydritový potěr je max. 40 m² (bez topení), a pro cementový potěr max. 36 m² (bez topení). Poměr stran max. 1:2.
Dilatační řezy (spáry) betonových podlah je zapotřebí vždy zaplnit kvalitním a odolným tmelem, jinak podstatně rychleji dochází ke štípání hran desek. To má pak za následek rychlejší degradaci podlahy a poškozování pojezdové techniky. Vzhledem k dlouhodobějšímu a časově těžko odhadnutelnému dotvarování podlahových desek (záleží na řadě okolností) však často dochází k větším posunům desek, které tmel svojí pružností nestačí přenést a odtrhne se od okrajů. Proto je vhodné po položení podlahy řezy zaplnit provizorně různými typy šňůr nebo provizorními tmely. Po dotvarování podlahy (cca po 6 měsících od realizace podlahy) je pak v zájmu investora prvotní dilatační řezy vyčistit a zaplnit definitivním vysoce houževnatým tmelem, který svým působením podstatně prodlouží životnost hran podlahových desek.
Čtěte také: Prevence poruch dilatačních spár
Způsoby provedení dilatačních spár:
- Svisle: Jednotlivé nosné konstrukce oddělených částí měly nosné systémy navzájem zcela nezávislé. Po obou stranách dilatační spáry jsou sloupy, stropní trámy či desky v každé části samostatné. Základy sloupů jsou společné (nebyla-li dilatace provedena z důvodů nestejnoměrného sedání jednotlivých částí stavby (tehdy je nezbytné dělit i základy). Tento způsob umístění spáry je bezpečný a z konstruktivního hlediska vhodný.
- Zalomeně: Dilatační spára přerušuje průvlaky, buď těsně při sloupu, nebo při stropním žebru. Leží-li průvlaky příčně, může se obdobně přerušit i stropní konstrukce.
- Vložením celého dilatačního pole.
Ozuby v případech b) a c) je třeba pečlivě propočítat a zachytit napětí v hlavním tahu, vznikající nad uložením a pod ním, kde mají nejvíce namáhané části konstrukce jen poloviční výšku. Je nezbytné také přihlédnout k účinkům tření v ložné ploše ve vodorovné části spáry. Při vodorovných posuvech dilatované konstrukce vznikají v ní vlivem tohoto tření vodorovné tahové síly. Kdyby nebyly zachyceny výztuží, mohly by se ozuby odtrhnout od zbylé části stavby, případně by se konstrukce mohla v některém slabém průřezu porušit tahem. Výztuž by měla být počítána na všechny zmíněné účinky.
Těsnění spár
Dilatační spáry se v hotové stavbě skutečně svírají a rozevírají, nebo se v nich při různém zatížení a sedání základů posunuje jeden díl stavby svisle podle části druhé. Musí být upraveny tak, aby se přilehlé stavební součásti těmito pohyby neporušovaly. Nesmí se tedy přes spáru provést např. omítka. Dilatační spára se přizná a obvykle se překryje lištou, nebo se ponechá volná. Prostor pro výplň musí být perfektně čistý a suchý. Čistou spáru potřete penetračním přípravkem PRIMER FD. Ten slouží ke zlepšení přilnavosti silikonového tmelu. Pro vyplnění spár se používají pružné polyuretanové tmely, dekorativní profily (nerezové nebo hliníkové T-profily) nebo epoxidové tmely (tvrdé, chemicky odolné).
Řešení Sika pro těsnění spár jsou široce využívána ve všech typech stavebních konstrukcích - ve veřejných i soukromých infrastrukturách, užitných i jiných stavebních konstrukcích pro rezidenční, komerční, volnočasové i ... Návrh těchto spár má na starosti projektant budovy, popř. statik. Na základě nízké topné teploty jsou nezávislé na průmyslovém plošném vytápění. Jalové spáry jsou „uměle vytvořené trhliny“ v podlahové desce a slouží jako místo žádaného zlomu. Po vytvrzení betonu bude příčný řez oslaben naříznutím povrchu a bude vyprovokováno vytvoření trhliny na defi novaném místě (kontrolované tvoření trhliny). Hloubka řezu činí asi 25 až 30 % tloušťky desky. Řezání nesmí být provedeno příliš brzy, jelikož řez se v nedostatečně vytvrzeném betonu „třepí“. Pracovní spáry vznikají nabetonováním na odpojený, dříve vyrobený výřez. Vytvoření je na pero a drážku, při spojení hmoždinkami s hladkými čelními plochami. Oddělíte betonovou desku po celé její tloušťce. Prostorové spáry oddělují podlahovou desku od jiných stavebních dílů, jako např. podpěr, stěn, šachet, žlabů atd. Tím se zamezí přenosu dodatečné horizontální zátěže ve vstupním nebo výstupním stavebním dílu. Dále by měly prostorové spáry umožnit volné rozpínání betonu, která jsou potřeba pro omezení velikosti prvků a spárami, které oddělují jeden stavební díl od druhého.
Případové studie
Objekt v proluce
Objekt byl postaven v proluce. Přední část (půdorysně cca 11,7 × 21,6 m) se jednala o čtyřpodlažní objekt, bez podsklepení, umístěný nad stávajícími historickými klenutými sklepy. Objekt byl dle původní projektové dokumentace založen na vrtaných pilotách průměru 900 mm, přes ně byl vytvořen železobetonový rošt vytvářející podporu pro uložení sloupů horní stavby.
Střední část (půdorysně cca 13,7 × 21,6 m) je devítipodlažní, z toho jsou dvě podlaží podzemní. Ta byla provedena železobetonová, skládající se ze stropních desek, stěn a základové desky. Byla tedy založena plošně a je oddilatována od části přední. Zadní část (půdorysně cca 9 × 14,0 m) je jednopodlažní, železobetonová. Konstrukci tvoří stěny, základová deska a stropní deska s trámy. Úroveň základové spáry je cca −4,4 m pod úrovní ±0,000. Nadzemní část budovy není v horní stavbě vůbec dilatována. Staveniště se nachází v proluce a v lokalitě, která již v dávných dobách byla osídlena, leží poblíž historických hradeb, na celkově problematickém podloží, kde byly během staletí ukládány různé antropogenní navážky, nekvalitní co se týká únosnosti i deformovatelnosti. IGP doporučil celkově hlubinné založení. To ovšem nebylo v projektu realizováno. Předložený způsob založení objektu je nevhodný a měl by zásadní dopad na chování horní stavby. Systém přenášení zatížení budovy je nejasný. Po výstavbě objektu lze očekávat trhliny ve stěnách a deskách, poruchy obkladů, obvodových plášťů, izolací, podlah, rozvodů apod.
Čtěte také: Dilatační spáry v betonu
Návrhy řešení:
- Zrušit dilataci mezi přední a střední částí.
- Základové rošty protáhnout až nad suterénní stěnu střední části, o kterou se opřou.
- Střední část podepřít také na mikropilotách.
- Současně ve střední části zmenšit výšku části základové desky na cca polovinu.
Garáže
Objekt má podélný půdorysný tvar, je jednopodlažní, třítaktový, monolitický - železobetonový. Původní rozměry byly 94,25 m (18 polí po 5,20) × 17,30 m (5,25 + 6,50 + 5,25) → (délka × šířka); objekt byl vzhledem ke značné délce dilatován na dva stejné celky po 9 polích (po 46,80 m). Dilatace mezi oběma částmi stavby byla navržena vložením dilatačního pryžového profilu do spáry. Terén, na kterém byly garáže vystavěny, je svažitý (sklon 10° směrem k západu), podélně je objekt situován rovnoběžně s vrstevnicemi zhruba ve směru sever-jih. Konstrukce byla z velké části zapuštěna do terénu (výškový rozdíl původního terénu na šířku objektu je cca 3,20 m, na západní - dolní - straně leží cca 0,80 m nad terénem, na východní - zadní - straně pak cca 2,40 m pod úrovní původního terénu). Na stěnách a na dvou řadách sloupů spočívají stropní desky. Původní projekt počítal s jednou příčnou dilatací, tj. rozdělil stavbu na dva celky dlouhé 46,80 m. Podle ČSN 73 1201/2010, tab. 4.1 je maximální délka monolitického dilatačního chráněného celku s dilatací uprostřed 54 m. Vzhledem k tomu, že se jedná vlastně o střešní konstrukci, bez vhodné tepelné izolace a značná část opěrných stěn leží nad terénem, bylo by na místě užít spíše hodnotu pro konstrukci nechráněnou.
Původní projekt byl změněn. Úpravou garáží byla zmenšena jejich délku o jedno pole a také byla posunuta dilatace o dvě pole tak, že jeden dilatační celek nyní obnáší 6 polí (31,20 m) a druhý 11 polí (57,20 m). Změněna byla také skladba pojížděné střechy (tj. parkoviště), kde místo lithoplastu perfor byla použita nopová fólie. Místo běžného betonu byl použit beton „vodostavebný“ (ovšem bez bližší specifikace). V upravené verzi stavby doporučené hodnoty vzdálenosti dilatací dodrženy nebyly. Pokud by délkově upravovaný objekt byl dilatací rozdělen na dvě stejné části po 8 polích, byla by délka dilatační části jen 41,2 m.
Následující tabulka ukazuje výpočet pohybu dilatačního celku délky 57,2 m od teplotních změn za předpokladu, že roztažnosti není bráněno. Je zřejmé, že hodnoty pohybů mohou být při extrémních teplotních rozdílech poměrně značné. Tepelná roztažnost však ve skutečnosti neprobíhá volně, je jí bráněno vazbou stěn, průvlaky, nerovnoměrným oteplením apod. Z toho důvodu vznikají tahová namáhání, která beton nemůže přenést.
| Teplota (°C) | Roztažnost (mm/m) | Pohyb (mm) |
|---|---|---|
| -20 | -0.01 | -5.72 |
| +30 | +0.01 | +5.72 |
Vypustit izolaci proti vodě nebylo užitečné - svědčí o tom průniky vlhkosti stropní deskou. Domněnka se, že když se konstrukce provede z vodostavebního betonu, tak bude i současně vodotěsná a bez trhlin (tzn. Betonová konstrukce je vodotěsná tehdy, když kromě správného složení (třídy) betonu, je konstrukce též staticky nadimenzována na vznik trhlin, případně má omezenou šířku (tj. většinou s většími dimenzemi průřezů a s výrazně větším množstvím výztuže) a jsou též odpovídajícím způsobem provedeny všechny detaily (těsnění pracovních spáry apod. - dle pokynů pro tzn. bílé vany).
Prvé trhliny se objevily v pravé - delší - dilatační sekci (o 11 polích) mezi řadami N-O. Trhliny se ukázaly jak na stropě, tak i na stěnách. Trhliny byly následně vyspraveny injektáží, nicméně po určitém čase se druhé, o něco posunuté trhliny ukázaly ve stejném poli. Posléze vznikly v pořadí třetí trhliny v poli P-Q. Svědčí to o skutečnosti, že konstrukce si sama vytváří přirozenou dilataci zhruba po 25-28 m, tj. zhruba po pěti polích. Z výše řečeného plyne, že u garáží by problémy s trhlinami s velkou pravděpodobností vznikly i bez změny rozměrů, a posuvu dilatační spáry. Úpravy projektu možnost vzniku trhlin ovšem zvýšily. Při projektu a jeho změnách měly být vzaty v úvahu velké teplotní rozdíly, které mohou nastat v průběhu roku. Zejména stropní deska je vystavena slunečnímu záření, které může konstrukci oteplit o několik desítek stupňů. Přitom v zimě stropní deska může promrzat (není nad ní dostatečná tloušťka vrstev, aby nepromrzala). Dochází tak k rozdílnému teplotnímu namáhání stěn a desek.
Doporučení:
- Proinjektování trhlin, které provedla odborná firma, přeneslo problém pouze o několik metrů dále, kde vznikly trhliny nové. Je-li injektáž provedena spolehlivě - což se zřejmě v tomto případě stalo - má injektážní hmota vyšší pevnost v tahu než beton.
- Položit novou izolaci proti vodě na strop garáží.
- Trhliny ve stropech a zdech ponechat a neopravovat. Jednalo by se pouze o závadu vzhledu, staticky by nemělo dojít k rozvoji poruchy.
- Stropní konstrukci a stěny proříznout v poli N-O a vytvořit novou, jasně definovanou dilatační spáru ve stropě i stěnách. Spáru provést v místě nulového momentu v průvlacích (cca ¼ rozpětí). Tato varianta, ale obnáší nutnost statického zajištění podélného průvlaku například vložením ocelových nosníků (rámů).
tags: #dilatacni #spara #v #betonu #vypocet