Při renovaci starších domů, historických objektů i běžných staveb se často objevují praskliny ve zdivu, narušená statika nebo oslabené konstrukce. Řešením je použití helikálních výztuží - vysokopevnostních nerezových prvků, které se vkládají do zdiva a zajišťují trvalé zpevnění a opravu trhlin. Helikální výztuž je typ výztuže, která se používá k posílení nosných konstrukcí. Je to výztuž, která je navržena tak, aby se zakroucením do spirály vytvářely helikální dráhy.
Co je helikální výztuž?
Zaváděný technický termín „helikální“ je čechismus anglického slova „helical“, jakéhosi synonyna pro šroubovici. Tento název výztuže považujeme za odpovídající, vzhledem k historii používání různých systémů, od jejich počátku, v ČR i vzhledem k vlastnostem materiálu. Helikální výztuž je navržena tak, aby se při vzniku napětí v konstrukci nezkroutily, ale aby se rozkládaly po celém průměru výztuže. Helikální výztužné pruty se vyrábí v průřezech 6; 7, 8; 9, 10; 12 mm z nerezové austenitické oceli. Tyto ušlechtilé oceli patří mezi nejkvalitnější na světovém trhu.
Vlastnosti helikální výztuže
- Vysoká pevnost v tahu: Pevnost v tahu oceli je dvojnásobná oproti běžným betonářským ocelím. Této vlastnosti se využívá k maximálnímu snížení průřezové plochy výztužných prutů. Pak při zachování srovnatelné tahové pevnosti výztuže helikální s běžnou máme výztuž unikátního tvaru a vlastností.
- Odolnost proti korozi: Výztuže jsou vyrobeny z vysoce kvalitní nerezové oceli, která zajišťuje dlouhou životnost a odolnost vůči korozi i zatížení. Koroze u těchto výztuží, vlepených do polymer cementových malt s dokonalým obalením, je v zásadnější míře uvažována v časovém horizontu několikrát převyšujícím nejdelší životnosti staveb - tzn. zanedbatelná.
- Unikátní tvar a flexibilita: Díky svému tvaru a pružnosti se snadno aplikují do připravené drážky a spojí oslabené části zdiva v jeden pevný celek. Díky materiálovým a geometrickým charakteristikám je velmi jednoduché dosáhnout požadovaného tvaru.
- Snadná manipulovatelnost: Ohebnost a manipulovatelnost usnadňují instalaci.
- Životnost: Nerezová ocel zajišťuje dlouhou životnost konstrukce.
Výroba probíhá na speciálních výrobních linkách. Ze zdrojového ocelového prutu kruhového průřezu se válcuje profil s kruhovým jádrem a křidélky a následným tažením a kroucením za studena se tvaruje výztuž do finální podoby. Tyto výztužné pruty nelze kvalitně svařovat z důvodu složitého tvaru. Technologie svařování by byla prakticky náročná, protože lze použít pouze svařování v ochranné atmosféře argonu.
Konkrétní parametry výztužných prutů deklarují dodavatelé ve svých technických podkladech. Mezi ty nejzákladnější profily šroubových kotev patří: 3 mm, 4,5 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm. Nabízíme je v délkách 1 metr nebo ve svazku 10 metrů.
Tabulka: Vlastnosti helikálních výztužných prutů (příklad)
| Profil | Mezní síla v tahu | Mez kluzu N/mm2 |
|---|---|---|
| 6 mm | 8,62 kN | 957 MPa |
| 8 mm | 11,01 kN | 1013 MPa |
| 10 mm | 15,13 kN | 955 MPa |
Použití helikální výztuže
Helikální výztuže nacházejí uplatnění všude tam, kde je potřeba statické zajištění zdiva, oprava prasklin, sešívání stěn nebo zpevnění konstrukčních prvků. Tyto dráhy jsou navrženy tak, aby se při vzniku napětí v konstrukci nezkroutily, ale aby se rozkládaly po celém průměru výztuže. Helikální výztuž se často používá v konstrukcích, kde je potřeba zajistit vysokou tuhost a únosnost, například v mostních pilířích, v kotvách nebo v základových patkách. Její výhodou je, že se dokáže přizpůsobit tvaru konstrukce a umožňuje tak vytváření kompaktnějších a účinnějších konstrukcí. Dodatečně vlepená výztuž umožňuje v konstrukci posílení tahové únosnosti a obnovení prostorové tuhosti.
Čtěte také: Vlastnosti kompozitní výztuže
Helikální výztuže se využívají pro:
- statické zajištění prasklin ve zdi,
- zpevnění konstrukčních částí (např. nadokenních překladů, rohů budov, říms apod.),
- kotvení do zdiva při rekonstrukcích,
- sanace historických budov bez narušení vzhledu,
- sešívání trhlin zdiva vlepováním výztuže do drážek přes praskliny.
Používají se nejen při sanacích historických budov, ale také v běžné renovaci bytových domů, opraven mostních konstrukcí, rodinných domů i novostaveb. Díky své univerzálnosti a vysoké pevnosti v tahu lze tyto výztuže využít v různých typech stavebních materiálů - cihla, beton, kámen, pórobeton nebo dokonce dřevo. Technologie helikálních výztuží se v dnešní době vyztužují betonové konstrukce, smíšené a cihelné zdivo, sešívají se trhliny a statické poruchy. Všude tam, kde je potřeba staticky zajistit nebo zesílit konstrukci, používáme helikální výztuže.
Příklady použití
- Zajištění prasklin ve zdivu: Statické zajištění prasklin ve zdivu spočívá v vytvoření drážek a následném vložení prutů v pravidelných intervalech asi každých 30 cm. Tento postup zajišťuje pevnost a stabilitu zdiva, což je klíčové pro dlouhou životnost a odolnost konstrukce. Drážkování zdiva a aplikace helikální výztuže zajistí všechny trhliny zdiva na budově. Sešívání trhlin zdiva je velmi efektivní a časově nenáročné.
- Statické zajištění říms a převisů: Statické zajištění římsy spočívá ve vytvoření otvorů, vložení prutů v pravidelných intervalech a následném propojení zdiva s dozdívkou. Tento postup zajišťuje pevnost a stabilitu zdiva, což je klíčové pro dlouhou životnost a odolnost konstrukce.
- Statické zajištění sloupů a kleneb: Pro zesílené nebo statické zajištění sloupů a kleneb je helikální výztuž nejvhodnějším pomocníkem. Jeho možnosti ohnutí do různých tvarů zajišťují, že je možné prut použít i tam, kde nelze použít například ocelové konstrukce.
- Vlepované věnce, překlady a nosníky: Táhla STATIbar mohou být vkládány samostatně nebo v počtu několika kusů do jedné drážky. Tento způsob použití umožňuje vytvořit vlepované věnce, překlady a nosníky. Tam kde dojde ke kolapsu střešní konstrukce (nová těžší krytina, hniloba trámů), tak často dochází při absenci věnce k potrhání zdiva těsně pod střechou.
Aplikace a instalace helikálních výztuží
Helikální dráty se aplikují do předem připravených drážek nebo vrtů ve zdivu. Díky své pružnosti a tvaru umožňují vytvářet různorodé typy výztuže - od přímého statického zajištění trhlin, přes kotevní výztuže, až po třmínky, spony či složitější výztužné systémy. Tento systém je flexibilní a přizpůsobí se specifikům každé stavby.
Pracovní postup
- Příprava drážek/vrtů: Drážka se frézuje drážkovací frézkou se dvěma diamantovými kotouči s nastavitelnou hloubkou řezu. Tam, kde končí drážka, provedeme vrt do konstrukce elektrickou rotační příklepovou vrtačkou. Průměr vrtu je 16 mm. Drážka se vyfouká nebo vysaje, zbaví hrubších nečistot a prachových částí. Vrt se vyfouká nebo vysaje, zbaví hrubších nečistot a prachových částí.
- Příprava kotevní malty: Kotevní malty pro lepení dodatečné helikální výztuže do stavebních konstrukcí jsou modifikované maltové polymer cementové směsi, vykazující vysoké výsledné pevnosti. Kotevní malty jsou dvoukomponentní, obsahující v jednom balení suchou a tekutou složku, připravují se ve správném poměru mísením, nutně elektrickým míchadlem. Některé novější kotevní malty jsou také mikroarmované a umožňují při vyšších teplotách přidání vody pro lepší zpracovatelnost, bez vlivu na změny pevnostních charakteristik. Kotevní malta ResiBond MC je vysocepevnostní polymer-cementová malta s vysokou přídržností k většině používaných zdících materiálů i betonu, která současně s její poměrně vysokou hustotou umožňuje nanášení do drážek a vrtů. Její tixotropní charakter umožňuje i aplikaci nad hlavou.
- Aplikace malty: Na aplikační pistoli nasadíme nástavec pro aplikaci do drážek a naneseme na zadní stěnu drážky spojitou min. 8-10 mm silnou vrstvu malty. Běžně se kotevní malty pro lepení dodatečné helikální výztuže aplikují pomocí ruční injektážní pistole, která je dodávána dodavateli systémů. Vzhledem k malé zrnitosti a možným, rozsahem velmi malým, aplikacím, je správné používat pro tyto malty také termín „injektážní tmely“.
- Vložení výztuže: Při opravách prasklin ve zdivu se výztuže obvykle vkládají 30-50 cm od samotné trhliny na každou stranu. Pruty se instalují ve vodorovné rovině a umisťují se podél trhliny ve vzdálenosti přibližně 30 cm od sebe, aby došlo k rovnoměrnému přenesení tahových sil a obnovení statiky. V případě pokračování výztuže z drážky do vrtu vsuneme nástavec až na konec vrtu a celý ho vyplníme maltou, pomocí aplikační pistole.
- Fixace a dokončení: Po vložení do drážek se výztuž zafixuje pomocí speciální tixotropní malty, která zajistí pevné a trvalé spojení se zdivem. Pokud je drážka vyplněna do roviny stávající konstrukce, nejsou nutné žádné další úpravy, či krycí vrstvy. Výsledkem je účinné a dlouhodobé zajištění konstrukce, bez nutnosti demolice nebo rozsáhlých zásahů.
Příprava před tmelem zahrnuje navrtání otvorů a následné ohnutí prutu do spony. Ty se pak vloží do otvorů s chemickou kotvou nebo speciální kotevní maltou. Takto vytvořený základ zajistí tmelené ploše pevný spoj. Nebude tedy docházet k možnému vypraskávání nové tmelené plochy. Jednoduchá manipulace - krácení pákovými nůžkami nebo úhlovou bruskou umožňuje snadné a přesné úpravy délky materiálu.
Systém helikální výztuže a jeho komponenty
Systém helikální výztuže sestává z dvou komponentů. Prvním z nich je speciální šroubovicová ocelová výztuž z korozivzdorné (nerez) oceli, která je odolná proti agresivnímu prostředí a má dvakrát větší pevnost v tahu než běžná betonářská výztuž. Šroubovicový tvar výztuže zabezpečuje kvalitní propojení s vysokopevnostní maltou, která je druhým komponentem celého systému. SpiBar je speciální ocelová výztuž. Vyrábí se tahem za studena a současně je kroucena do speciálního šroubovicovitého profilu-helikální výztuž. Jedná se o kvalitní korozivzdornou (nerez) ocel, odolnou proti jakémukoli agresivnímu prostředí, s dvakrát větší pevností v tahu než má ocel běžných betonářských výztuží.
Čtěte také: Použití rozptýlené výztuže v betonu
Aby byla helikální výztuž v drážce, nebo ve vrtu dobře zafixována a propojena s podkladním zdivem, používá se k jejímu krytí a fixaci polymer-cementová malta s vysokou přídržností k většině zdících materiálů a betonu. Kotevní malta ResiBond MC se tepelně nesmršťuje a dokonale vyplní vyfrézovanou drážku a vrt. SOUTĚŽNÍ MALTOVÁ SMĚS PRO KOTVENÍ HELIKÁLNÍCH VÝZTUŽÍ - SR se používá pro kotvení helikálních výztuží do stavebních konstrukcí, především pro cihlové a smíšené zdivo a konstrukce z porobetonových tvárnic.
Možnosti aplikace a testování systému nerezových helikálních výztuží
Systém dodatečně vkládané nerezové helikální výztuže je jeden z mála možných systémů používaných ke statickému zajištění staveb. Vzhledem k výše popsanému charakteru se dá využívat konzervativně pouze k sešití trhlin nebo se dá využít ke kompletnímu statickému zajištění objektu. Ať už se jedná o jeden nebo druhý způsob použití, vždy je nutné znát chování spojení s danými základními materiály a při použití daných způsobů kotvení.
Základními prvky systému jsou nerezová helikální výztuž a kotevní zálivka. Výztuž je z vysoce kvalitní nerezové oceli, jejíž pevnost je přibližně dvojnásobná oproti běžné betonářské oceli. Díky pevnosti může mít velmi malou plochu profilu a díky nerezovému provedení i velmi malou krycí vrstvu. Díky těmto vlastnostem je možné provádět velmi citlivé, ale přesto účinné stavební zásahy. Pokud by se mělo jednat o tradiční způsob vkládání výztuže do vrtu, byla by výztuž vložena do aplikátoru a vytlačována do vrtu společně s kotevní zálivkou. Tímto způsobem je zaručeno velmi kvalitní obalení výztuže s minimem rizika zanesení nečistot, které narušují spojení výztuž/malta a malta/základní materiál.
Velmi vhodné je toto použití například při kotvení sendvičového zdiva, popřípadě sendvičových panelů. Tento způsob kotvení je velmi častý a vychází z potřeb kotvení. Například při kotvení sendvičových panelů panelových budov se setkáváme s tím, že vnější část obvodového panelu je velmi tenká, v tomto případě na vrt tímto panelem navazuje drážka, do které je výztuž zavedena. Opačným příkladem může být kotvení dvou navzájem kolmých panelů, kdy výztuž postupuje v rovině jednoho panelu dále do vrtu v kolmém panelu. Nejčastěji používaný způsob při statickém zajištění stěn, kde je možné bez použití vrtu dosáhnout potřebné kotevní délky.
Předkládaná práce popisuje výzkum v oblasti statického zajištění existujících staveb systémem nerezové helikální výztuže se zaměřením na možnosti testování jeho použití. Hlavním cílem je zjištění, zda a do jaké míry je některá z metod diagnostiky stavebních konstrukcí schopná předpovědět testované chování drážkového spoje helikální výztuže s konstrukčním materiálem. Vedlejším cílem je popis samotného chování výztuže kotvené v drážce a ověření možnosti použití trámcové zkoušky k testování tohoto spoje za použití množství a formy materiálu, které by při odběru nepoškodily stávající konstrukci. Cílů je dosaženo porovnáváním výsledků diagnostiky vzorků s výsledky chování spojů helikální výztuže získaných trámcovou zkouškou na stejných vzorcích z různě (teplotně) degradovaného betonu. Hlavním zjištěním je nalezení závislosti tuhosti drážkového spoje na pevnosti v tlaku, rychlosti šíření ultrazvuku a první vlastní frekvenci betonových vzorků. Vedlejším zjištěním je potvrzení možnosti testování spoje v drážce pomocí trámcové zkoušky na malých tělesech o rozměrech jádrových vývrtů. Obě zjištění vedou k možnosti snadného určení tuhosti spoje, a tím umožňují jednoduchý návrh opravy konstrukce pomocí helikální výztuže.
Čtěte také: Výztuž do betonu – rozměry a návrh
Nerezové helikální výztuže mají ve stavební praxi své místo. Díky použití oceli se také jedná o materiál blízký betonu, jako je tomu v případě běžných betonářských ocelí. Výztuže jsou používány jak ke statickému zajištění konstrukcí, tak i pouze k sešití trhlin, aby se dál nerozevíraly.
tags: #helikální #výztuž #do #betonu #vlastnosti #a