Monolitické betonové pilíře tvoří základ mnoha moderních staveb, od mostních konstrukcí až po vícepodlažní budovy. Jejich správné navržení a provedení je klíčové pro celkovou stabilitu a životnost stavby. Tento článek poskytuje podrobný přehled o monolitických betonových pilířích, zahrnující jejich konstrukci, bednění, výztuž, bezpečnostní aspekty a konkrétní příklady použití.
Konstrukce monolitického betonového pilíře
Ke zhotovení monolitické betonové konstrukce je potřeba nejdříve sestavit formu ve tvaru budoucí konstrukce. Tato forma, nazývaná bednění, je buď zhotovena z jednotlivých prvků (například z prken, fošen, desek a podobně) nebo ze systémových velkoplošných bednicích dílců. Materiálem systémového bednění bývají vodovzdorné překližky, plasty, kovy a podobně. Pro bednění kulatých sloupů se někdy používají duté papírové roury, podobající se tzv. válcům střešního materiálu. Je naprosto nemožné použít střešní krytinu pro bednění, protože výkon pod bodem mrazu není zaručen, je nutné sloupky naplnit nekovovými látkami. Válce střešního materiálu nemohou poskytovat požadovanou tvrdost a ochranu proti pronikání vody. Podle úředních předpisů, místo štítového bednění lze použít výběr trubek z odolného plastu nebo azbestového cementu. Takové řešení je často výhodnější.
Požadavky na bednění
Konstrukce vlastního bednění musí být těsná, únosná, nepoddajná a prostorově tuhá. To platí pro všechny typy bednění (například bednění stěn, pilířů, sloupů, trámů, průvlaků, žeber či stropů). Bednění musí bezpečně vzdorovat všem účinkům i silám, které na něj mohou působit. Únosnost bednění a jeho podpěrných konstrukcí musí být doložena v dodavatelské dokumentaci statickým výpočtem. Tyto informace jsou obvykle uvedeny v průvodní dokumentaci k jednotlivým bednicím systémům.
Typy bednění a jejich montáž
- Bednění z jednotlivých prvků: Pokud se použije bednění z jednotlivých prvků, sbíjí se dohromady pomocí svlaků tak, aby drželo pohromadě. Proti vybočení do stran se rádluje. To znamená, že se k sobě protější bočnice přitahují drátem, který se před odbedňováním přeštípne. Za nejpraktičtější a nejspolehlivější řešení se považuje tradiční bednění ve formě štítů.
- Systémové velkoplošné bednicí dílce: Pokud se aplikuje bednění ze systémových velkoplošných bednicích dílců, ke vzájemnému spojení se používají stahováky a klíny. Montáž i demontáž takového bednění je mnohem snazší a rychlejší.
V každém případě musí být bednění upevněno tak, aby se nepohnulo do strany. V každém stadiu montáže a demontáže bednění musí být zajištěno, aby nedocházelo k neplánovanému uvolňování, případně posunutí jeho prvků nebo částí bednění a k jejich možnému následnému pádu.
Podpěrné konstrukce
Zatížení z bednění přenášejí na další části stavby například tyče, stojky, nosníky a příhradoviny.Pokud jsou do stavby osazeny dřevěné sloupky stropního bednění, musí mít jejich kratší strana v případě příčného řezu minimálně 70 mm. Pokud jsou podpěry kulaté, musejí mít průměr minimálně 70 mm. Používají se pouze hranoly nebo tyčovina ze zdravého dřeva. Nastavovat se může dostatečně tuhým spojem vždy jen každý třetí dřevěný sloupek v řadě. Sloupek může být nastaven pouze jedenkrát, a navíc mimo prostřední třetinu své výšky.
Čtěte také: Jak postavit betonový plot
Vhodnější a častěji používané jsou kovové podpěry. Jsou tuhé, bezpečné proti vybočení a nepotřebují klínování. Kovové stojky musejí být opatřeny hlavicemi a patkami z důvodu rovnoměrnějšího rozložení zatížení. Podpěry několika stropů nad sebou musejí být vždy osazeny v ose nad sebou.
Odbedňování a bezpečnostní opatření
Rozebírat bednění a jeho části lze až po dosažení požadované pevnosti betonu. Totéž platí pro posouvání posuvného bednění. Při odbedňování nesmí dojít k poškození vybetonovaných konstrukcí a bednění. Dílce bednění, které se odstraňují pomocí zdvihacího zařízení, se nesmějí od betonu odtrhávat. Nejdříve se musejí od betonu oddělit a teprve potom zdvihnout. Odstranění nenosné bočnice je zpravidla možné už po třech dnech. Všem odbedňovaným nosným částem stavby (sloupům, stěnám, průvlakům a podobně) je třeba věnovat zvláštní pozornost. Bednění se smí odstranit, až když beton konstrukce dosáhne kontrolní (krychelné) pevnosti pro příslušnou třídu betonu. Nižší pevnost je povolena pouze po dohodě s projektantem v případě, že se jedná o částečně zatíženou konstrukci. Konstrukce bednění musí umožnit, aby svislé podpěry nosných prvků mohly být při postupném odbedňování odstraněny jako poslední. Podpěrné prvky bednění se odstraňují až po sejmutí bočního bednění a po prohlídce odbedněných částí konstrukce. Pokud srážky spadají nebo jsou relativně studené venku, doporučuje se počkat 20-25 dní před odstraněním bednění.
Bezpečnost práce
Přístup na stropní bednění je povolen pouze tehdy, je-li vhodným technickým zařízením nebo jinými prostředky zajištěno bezpečné provedení práce. Zvlášť nebezpečný je pohyb po bednění, které je opatřeno odbedňovacím olejem z důvodů omezení přilnavosti betonu při jeho odbedňování. Plocha je potom velmi kluzká. Montážní pochozí lávky se zavěšují na konstrukce svislých stěn bednění nebo na dokončené svislé nosné konstrukce (například monolitické železobetonové stěny). K pohodlnému pohybu mezi odbedněnými podlažími a bedněným stropem slouží vnější samostatně stojící kovová schodiště. Prostor, kde bude probíhat odbedňování, je třeba zajistit proti vstupu nepovolaných osob. Pokud při pracích s bedněním hrozí pád z výšky nebo do hloubky větší než 10 m, musí být podle nařízení vlády č. 591/2006 Sb. zpracován plán BOZP. Prostory, nad kterými se pracuje s bedněním, musejí být zajištěny vždy takovým způsobem, aby nebyly ohroženy osoby, které pracují pod nimi. Práce v takových prostorech je možná pouze výjimečně, pokud se bez ní nelze z technických důvodů obejít.
Kontrola bednění
Po dokončení montáže bednění a podpěrných konstrukcí se musí vše zkontrolovat podle výkresů bednění. Kontroluje se zejména přesnost rozměrů, těsnost částí bednění, pevnost styků, tuhost a stabilita. O předání a převzetí dokončené konstrukce bednění se provede písemný záznam. Zhotovitel zajišťuje provádění kontroly stavu podpěrné konstrukce bednění v průběhu betonáže. Pokud se zjistí nedostatky, musejí se bezodkladně odstranit. Hrozí-li při odbedňování konstrukcí nebezpečí pádu z výšky nebo do hloubky, musí zhotovitel postupovat podle nařízení vlády.
Pilířové základy a jejich konstrukce
Na počátku výstavby je výstavba nosné konstrukce pod domem. Často slouží jako základ na pilířích. Je intuitivně jasné, že základna sloupu je sada podpěr stojících odděleně od sebe pod konstrukcí. Bude snazší pochopit, jaký druh základových konstrukcí je, když porovnáte jeho vlastnosti s pilotovým typem podpory pro dům, který má nejbližší vzhled. Běžné rysy jsou geometrie sekce (kruh nebo čtverec), výběr oddělených podpěr a (volitelně) mřížka. Aby základ na pilířích skutečně splnil úkol, je třeba se starat o řadu důležitých bodů, včetně bednění.
Čtěte také: Monolitický betonový strop: Typy, vlastnosti a postup
Příprava a výztuž
Příprava základů pilířů s mřížkami se provádí nutně s odebíráním podélných výztužných prutů pro horní části sloupů při 0,25 - 0,35 m. Pro kalení se doporučuje používat pouze ocelové tyče. Při vytváření výztužného pásu se doporučuje používat pouze speciální ocelový drát. I ty nejprofesionálnější svařovací práce zhoršují vlastnosti kovu a snižují pevnostní tyč. Při instalaci kulaté sloupy výztuže by měly být vyrobeny ze 3 podélných tyčí, jejichž okraje jsou umístěny napříč ve vzdálenosti od 0,15 do 0,2 cm. Čtvercové podpěry jsou vyztuženy čtyřmi tyčemi. Každopádně před kontaktem s betonem je nutné očistit výztužné tyče od všech barev, šupin a koroze. Kromě toho se protikorozní úprava provádí za použití směsí obsahujících kyselinu fosforečnou.
Instalace a betonáž
Jáma je vykopána o velikosti 0,6 - 0,7 m se zaměřením na konstrukční prvky budovy a na skutečný reliéf místa. Bednění i výztuž musí být důkladně vyrovnány svisle pomocí napnutých lan, pak se lití těžké třídy betonu. Během postupu se přiváděná hmota zhutní pomocí ručních tažných zařízení. Když je nosník sloupku nasycen betonem do horní roviny, jsou okamžitě vloženy závitové tyče nebo výztuž drátu. Vrcholky podpěrek usínají s malou vrstvou mokrého písku a překrývají se s fólií, což zajišťuje vznik trhlin během vytvrzování. Odlévání bude nutné provádět pouze ve stupních paralelně se zásypem tvarované trubky. Tato technika zabraňuje expanzi průměru v procesu. Každý pilíř by měl být položen na stejné úrovni jako ostatní.
Hydroizolace a ochrana
Hydroizolace se provádí ve 2 nebo 3 vrstvách, doplněné těsnícími švy s tmelem. V prvních 24 hodinách po demontáži by mělo být bednění: aplikovat hydroizolaci nátěru; k pokrytí spodní části podpěry použijte válcovaný materiál; vyplňte mezeru z betonové hmoty na hrany jámy, nejprve s jílditem, a pak kombinací jílu a písku. Důvod je jednoduchý: mezera oddělující podpěry od podlahy první vrstvy na jedné straně se neizoluje od země na druhé straně, jako by visely ve vakuu. V případě zahloubení se okamžitě sníží tepelné ztráty a zabrání se průniku sedimentu a půdy do vody. Specifické parametry spoje mohou být velmi odlišné, ale v každém případě minimální výška je 50 cm nad zemí. Kompetentní provedení práce vám umožní vytvořit nejen další tepelně izolační blok, ale také esteticky elegantní design. Docela zspirovki z DSP jsou široce rozšířeny, které jsou vytvořeny z bloků předem určené velikosti, je instalace hlavních částí provedena na předem uspořádaných vedeních. Výhodou tohoto přístupu je zvýšená rychlost. Pokud je plot vytvořen z betonu s kamenem, vykopejte příkop, do kterého se přidává písek. Pokud plánujete používat pouze beton, nebude možné bez přidání písku. Plocha je 0,3 m tlustá. Zvláště pečlivě se provádí ohřívání sloupových podpěr s výškou 0,7 m. Zpočátku připravte rám na základě kovového profilu. Na vnitřní stranu rámu je upevněn plechový tepelně izolační materiál, vnějšek je opatřen profilovou podlahou, která kryje tepelnou ochranu před destruktivními účinky.
Příklady použití monolitických betonových pilířů
Monolitické betonové pilíře nacházejí uplatnění v široké škále stavebních projektů, od infrastruktury až po pozemní stavitelství.
Masaryk Centre I v Praze
Nová dominanta Prahy bude v budoucnu sloužit jako administrativní budova s tím, že první dvě podlaží budou zaujímat komerční plochy a vstupní části objektu, od 3. NP výše pak budou čistě administrativní plochy. V suterénech pak bude parking, sklady a technické zázemí objektu. Realizaci monolitických betonových konstrukcí včetně dynamického filtru mezi pažením a suterény, hydroizolaci spodní stavby, prvků vložených do monolitu a přípravy pro navázání další etapy, má na starosti stavební firma Metrostav, a. s., Divize 6, provoz železobetonových konstrukcí. Masaryčka je součástí obřího komplexu v blízkosti Masarykova nádraží podle návrhu kanceláře Zaha Hadid Architects.
Čtěte také: Jak na monolitický betonový strop
Konstrukční systém Masaryk Centre I
Konstrukční systém představuje železobetonový monolitický sloupový skelet se systémem vnitřních komunikačních jader. Svislé nosné konstrukce tvoří stěny a sloupy. Obvodové stěny jader jsou převážně v dimenzích 250 a 300 mm, vnitřní stěny 200 až 250 mm. Sloupy jsou převážně kruhové profilu 600 až 750 mm, v posledních podlažích profilu 500 mm. Ve 3. NP a 4. NP je většina krajních sloupů navržena jako šikmá, z důvodu ustoupené fasády 1. NP - 2. NP. Střední sloupy musí projít až na základovou desku. V jednom z polí je umístěn stěnový pilíř ve tvaru postupně se rozšiřujícího „písmene T“ tak, aby nepřesahoval obrys fasády. Funguje jako podpora vykonzolovaného rohu domu v tomto místě. Stabilita domu jako celku proti účinku vodorovných sil je v nadzemních částech zajištěna železobetonovými stěnami jader, tuhostí skeletu a přídavnými železobetonovými příčnými ztužujícími stěnami, ty jsou nezbytné s ohledem na značné vodorovné reakce od šikmých sloupů. Ztužující stěny musí být v suterénech minimálně buď přímo podpírány sloupy, nebo musí projít až na základovou desku.
Konstrukce spodní stavby je kombinací sloupového a stěnového monolitického železobetonového systému. Suterén objektu tvoří železobetonová krabice, dimenzovaná i na účinky zemního a případného vodního tlaku při nastoupání hladiny při povodni a přenášející síly z horní stavby do základů. Ustálená běžná hladina podzemní vody je pod základovou spárou 2. Typické suterénní sloupy mají oválný, čtvercový nebo kruhový průřez podle intenzity zatížení a umístění sloupu v půdorysu. Ve stropě nad 1. PP jsou provedeny transfery sloupů pomocí přechodových trámů. Některé nejvíce zatížené sloupy nelze běžně transferovat a je nutné, aby prošly až do základů. Vnitřní stěny a stěny jader mají tloušťku převážně 250 až 300 mm, vnitřní a méně zatížené stěny pak 200 až 250 mm, podle intenzity zatížení a dispozičního uspořádání. Obvodové stěny suterénů mají tloušťku 300 mm, lokálně 400 mm - u nádrže mezi osami přes dvě patra, ostatní stěny nádrží 300 mm. Tloušťky stropních desek v suterénu jsou následující: nad 2. PP 250 mm, nad 1. PP 300 mm, pod venkovním prostorem 300 až 350 mm. Lokální zesílení desek je provedeno hlavicemi nad sloupy, případně deskovými průvlaky na cca tloušťky 450 až 550 mm ve 2. PP a 450 až 700 mm v 1. Ve stropě nad 1. PP je lokálně proveden transfer sloupů, které budou vynášeny trámy. Trámy budou mít výšku 1 300 mm až 1 500 mm - bylo potřeba počítat s takto sníženou světlou výškou v 1. PP.
Tabulka: Tloušťky stropních desek v Masaryk Centre I
| Podlaží | Tloušťka desky |
|---|---|
| Nad 1. NP a 2. NP (nadzemní) | 250 mm |
| 3. až 6. NP (kancelářská) | 220 mm |
| 7. až 9. NP | 250 až 300 mm |
| Střechy | 250 až 300 mm |
| Nad 2. PP (suterén) | 250 mm |
| Nad 1. PP (suterén) | 300 mm |
| Pod venkovním prostorem | 300 až 350 mm |
Mostní pilíře v Hongkongu
V článku je popsán inovační návrh a konstrukční řešení deseti velkých betonových prefabrikovaných pilířů ve tvaru písmene V pro most přes záliv v čínském Hongkongu. V posledních desetiletích byla v Hongkongu postavena řada mostů s dlouhým rozpětím, které neustále posouvají hranice mostního stavitelství. V současnosti se v samém srdci Hongkongu v oblasti Tseung Kwan O dokončuje nový most. Jedná se o dvouproudý dálniční viadukt délky 1,8 km přes záliv Junk Bay, který je součástí nového spojení východ-západ nezbytného pro odlehčení přetížené stávající silniční sítě.
Konstrukční řešení mostních pilířů
Každý pilíř má horizontální příčný nosník a dvě dovnitř nakloněné nohy. Výška betonových pilířů se pohybuje od 5,5 do 16,5 m kvůli požadovanému spádu mostovky a jejich typická tloušťka je 4 m. Délka většiny příčných nosníků je 22 m, výjimkou je příčný nosník u koncového pilíře, kde je z důvodu napojení rozdvojené mostovky délka zvětšena na 50 m. K dosažení těchto cílů byla do návrhu implementována řada optimalizací. Nejprve byla monolitická konstrukce každého pilíře z původního návrhu změněna na jediný prefabrikovaný prvek, aby jej bylo možné vyrobit v prostředí prefa výrobny s lepší kontrolou kvality. Při prefabrikaci může být navíc eliminován ohybový moment v konstrukci, který by narůstal v případě betonování po částech na stavbě. Proto mohly být předpínací kabely v příčném nosníku nahrazeny dodatečnou výztuží, což zjednodušilo konstrukci a snížilo nároky na údržbu. Významnou úsporu znamená také fakt, že jsou nohy pilířů duté místo plnostěnných. Podstatné snížení vlastní tíhy konstrukce umožnilo zmenšení základů a i tím snížení nároků na dopravu a montáž. K zajištění ochrany pilířů proti korozi byl použit beton C45/55. Ve spodní části, která bude vystavena přímému kontaktu s mořskou vodou, je minimální krycí vrstva 75 mm a limitní šířka trhlin byla omezena na 0,15 mm, aby se minimalizoval potenciální průnik chloridů. Kromě toho byla ve vnějších vrstvách v blízkosti krycí vrstvy přidána prutová výztuž z nerezové oceli.
Výroba a instalace prefabrikovaných pilířů
Betonové prefabrikáty byly vyrobeny poblíž Šen-čenu v pevninské Číně. Pro jejich odlévání byly vyrobeny robustní ocelové formy s dočasnými podpěrami. Odlévání začínalo nohama, které byly obvykle odlity ve dvou taktech, a poté následoval příčník. Odlévací forma byla vhodně umístěna vedle mola, takže hotový prefabrikát bylo možné zvednout přímo na přepravní člun. Výška pilířů představovala pro námořní dopravu výzvu, zejména pokud šlo o udržení stability člunu ve vlnách a ve větru. Přepravní člun s pilířem zakotvil poblíž místa základu. Poté byl nasazen plovoucí jeřáb, který prefabrikovaný pilíř zvedl a umístil na spodní část základového bloku. Tento proces zvedání a umisťování včetně souvisejících úprav polohy byl obvykle dokončen do jedné hodiny, což potvrdilo časovou efektivitu dosaženou zvoleným řešením. Do spodní části nohou byly zapuštěny ocelové sloupy, které sloužily jako dočasné podpěry v průběhu osazování. Aby byla zajištěna stabilita pilíře proti účinkům větru v průběhu jeho osazování na základ, byly na spodní části základového bloku osazeny kotevní prvky, díky kterým bylo možné pilíř do základového bloku zakotvit velice rychle a efektivně. Realizace spodní stavby železobetonové mostní konstrukce v mořském prostředí je trvalou výzvou zejména v oblastech, které pravidelně čelí tajfunům, protože vyžaduje zvýšené nároky na kvalitu a bezpečnost a s tím související vyšší náklady. Konstrukční řešení přijatá pro betonové pilíře tohoto projektu přenesla většinu stavebních činností ze staveniště v moři do pevninské továrny, kde lze tato rizika buď zcela eliminovat, nebo podstatně zmírnit.
tags: #monoliticky #betonovy #pilir #informace