Výroba betonových garáží a dalších betonových konstrukcí prošla v posledních desetiletích významným vývojem. Důraz je kladen na kvalitu, efektivitu, trvanlivost a udržitelnost. Tento článek se zaměřuje na moderní technologie výroby dílců betonové garáže, od tradičních prefabrikovaných systémů až po progresivní robotické stavební technologie a inovativní materiály.
Tradiční prefabrikované systémy
Železobetonové prefabrikáty splňují vysoké uživatelské nároky i zákonem dané předpisy ČSN EN. Provoz firem je často řízen systémy jakosti ČSN EN 13225:2004/AC 2006 a dle EN 14991:2007, 14992:2007 pro výrobu železobetonových prefabrikátů. Moderní výrobní závody jsou vybaveny mísícími centry, armovacími centry a truhlárnami, což umožňuje vysokou variabilitu výroby během celého roku, nezávisle na klimatických podmínkách.
Typy garáží a montáž
Garáže se sestavují z jednotlivých stěnových, stropních či tyčových prvků. Lze tak postavit samostatně stojící garáže, řadové garáže, patrové garáže, garážové domy nebo garáže, které jsou součástí stavebního objektu. Řadové a patrové garáže, garážové a parkovací domy se budují především v městské a sídlištní zástavbě. K rodinným domům jsou garáže skládány ze stěnových panelů, uložených na panel podlahy, který je podepřen základy. Strop garáže je tvořen rovněž panelem nebo variantně lze použít záklop jinou technologií (trapézový plech, krov s taškami, polyuretanové panely). Lze tak sestavit samostatnou garáž nebo dvojgaráž s tím, že dělící stěnu mezi garážemi lze vynechat a nahradit průvlakem, čímž se získá dvojnásobný užitný prostor garáže. Dalšími sestavami garáží vedle sebe se postaví řadové garáže. Do garážových stěn lze vytvořit otvory pro okenní a dveřní výplně, otvory pro prostupy a vsadit přípravu pro rozvod elektroinstalace.
Garážové dílce se přepravují na plošině nákladního automobilu, stěnové prvky jsou opřeny o podpěrnou konstrukci a zajištěny. Sestavují se za pomoci autojeřábu podle montážní dokumentace. Montáž garáže je čistá akce bez vzniku odpadů a nepořádku, přičemž práce na staveništi při vlastním usazování garáže jsou minimalizovány. Velkou předností je rychlost výstavby, neboť základy lze provést za jediný den. Montáž a veškeré práce při usazování garáže provádí expediční skupina firmy svými zaměstnanci bez dalších subdodavatelů.
Kvalita a vlastnosti
Konstrukce garáží je velmi masivní a robustní. Tloušťka stěn je 10 cm, u vjezdu garáže je masivní rám. Vhodnou směsí betonu je garantováno minimalizování rizika vzniku trhlin. Krytí výztuže v kombinaci s vodonepropustným betonem působí zároveň jako ochrana před korozí a vlivy provozu. Výroba garáží probíhá v kryté hale při průběžném sledování kvality betonu, který je vyráběn z nejjakostnějších surovin. Podlahy a strop garáže jsou rovněž masivní a díky použité technologii výroby a použité výztuži je možnost zatížení podlahy až do 500 kg/m2.
Čtěte také: Beton svépomocí: Recept
Výsledky práce jsou ověřovány nezávislými laboratořemi a certifikačními orgány. Například odolnost vlivům povětrnosti a kvalita liaporbetonové konstrukce byly ověřeny nezávislou zkušebnou Wi-bau Dr. Ing. Löffler GmbH. "Zkoumaný odlehčený beton vykazuje příznivé termicko hydroskopické chování v zimních obdobích resp. v obdobích vzniku kondenzačních par. Kondenzační pára se tvoří při teplotách pod 0°C u lehčeného betonu méně než u obyčejného betonu. V zimních obdobích resp. v obdobích větších teplotních rozdílů mezi teplotou vzduchu uvnitř a venku je množství volné vody ve srovnání s obyčejným betonem v poměru 4:13 a v období odpařování může být toto množství opět vyloučeno."
Běžná záruka na garáž je 60 měsíců. Díky spolupráci s dodavateli a dlouholetému vlastnímu vývoji byly pro výrobu garáží voleny osvědčené postupy a vybrány jen osvědčené materiály. Výroba je dozorována TÜV Rheiland a TZUS Plzeň. Kvalita použitých materiálů je také dozorována zkušebnami.
Využití garáží
Výrobek je určen především k užití jako garáž pro osobní automobily a další vozidla. Po úpravách je ho však možno využívat jako sklad, kancelář, sociální zařízení, šatny, rekreační domek, prodejní stánek, k ubytování osob. Při zvolení menších rozměrů jako autobusové zastávky, komunikační buňky, zahradní domky, trafostanice apod. Významné je uplatnění garáže jako stavební buňky zejména při stavbě rodinných domů svépomocí.
Inovativní stavebnicové systémy - Quickbloc
Quickbloc je jednoduchý a zvláště inteligentní stavebnicový systém. Pouze ze čtyř základních dílců systému Quickbloc (betonových kvádrů) sestavíte nepřeberné množství tvarů a skladeb konstrukcí, například kóje pro ukládání sypkých materiálu, přepážky, terasy, opěrné a přístavní zdi, haly, garáže, ochranná protipovodňová zařízení a dokonce i mostní konstrukce. Podle dané oblasti použití se navrhují další doplňkové systémové prvky. Quickbloc splňuje jako mobilní stavebnicový systém z betonových prefabrikátů nejvyšší nároky na stavby z betonu. Patent uznávaný v celé Evropě umožňuje rozmanité upořádání nosných konstrukcí při výstavbě sekcí a používá se v nejrůznějších oblastech.
Jedinečné stability konstrukcí z dílců Quickbloc se dosahuje tím, že jsou bloky k sobě napojeny a ukotveny.
Čtěte také: Výroba jímky z betonu krok za krokem
Robotické stavební technologie a 3D tisk
Betonové konstrukce jsou díky své efektivitě, trvanlivosti i požární odolnosti již více než sto let pevnou součástí světového stavitelství. Stejně jako nástroje a metody pro navrhování stavebních konstrukcí, tak také technologie pro jejich realizaci prochází po celou dobu trvalým vývojem, ovlivněným dalšími odvětvími vědy a průmyslu, zvláště výrobního. V oblasti betonových konstrukcí došlo v průběhu 20. století díky zavedení pásové výroby prefabrikátů, systémového bednění a strojů na přípravu, ukládání a hutnění betonové směsi k nárůstu produktivity a také ke zvyšování kvality výsledného díla jak v oblasti výroby dílců, tak i in situ výstavby.
Udržitelnost a digitalizace
Od počátku 70. let se v souvislosti s energetickou krizí a následky extenzivního využívání přírodních zdrojů dostává nejen ve výrobě do popředí také snaha o trvalou udržitelnost. Jedním z nástrojů pro dosažení této strategie je minimalizace uhlíkové stopy v celém životním cyklu výrobků. Ve stavebnictví se proto v posledních letech začíná mluvit mimo jiné o potřebě snižovat spotřebu cementu, který je surovinou pro výrobu stavebního materiálu, jež je významným zdrojem CO2 zabudovávaného do stavebních konstrukcí. S cílem snížit pracnost a produkci odpadů na objemovou jednotku výroby se hledají také způsoby, jak minimalizovat potřebu pomocných konstrukcí, které u těch betonových reprezentuje především bednění.
Velkou výzvou jsou také změny na trhu práce, zejména přesun pracovních sil z výrobní sféry do sféry služeb, a z nich vyplývající nedostatek kvalifikovaných pracovníků ve stavebnictví, především v dělnických profesích, při současném zpřísňování požadavků na kvalitu, trvalou udržitelnost a bezpečnost stavění. Automatizaci stavební výroby lze vidět jako další vývojový krok následující po široké mechanizaci v první polovině 20. století, umožněné vynálezem spalovacího motoru a elektromotoru. Automatizace technologií, vyvolaná vynálezem mikročipu na konci 60. let, transformuje stavebnictví.
V oblasti betonových konstrukcí, co se týká automatizace, první oblastí, kde začala být automatizace využívána již v průběhu 70. let, byla výroba prefabrikátů. Vývoj automatizovaných systémů pro realizaci staveb in situ započal zhruba ve stejné době z důvodu nedostatku pracovních sil v Japonsku, s mírným zpožděním pak následoval i v USA, Německu a dalších vyspělých zemích. Během čtyřiceti let byly ve spolupráci velkých dodavatelů a univerzit vyvinuty a ve stavební výrobě otestovány desítky stavebních robotů určených pro různé oblasti nejen realizace, ale i údržby a demolice betonových konstrukcí. Nicméně dá se očekávat, že s rostoucí cenou pracovní síly a také se zlevňováním hardwaru i softwaru jejich ekonomičnost naroste a že se stanou běžnou součástí stavenišť především v zemích s drahou pracovní silou a se stále se zpřísňujícími požadavky na bezpečnost a kvalitu díla. V oblasti betonových konstrukcí se jedná o roboty pro výrobu a pokládku výztuže, pro distribuci a ukládání betonové směsi, pro vyrovnávání a hutnění betonu a pro úpravu povrchu konstrukcí. Při realizaci železobetonových konstrukcí mohou být využívány i další systémy využitelné v souvisejících výrobních procesech, jako jsou roboty pro staveništní logistiku, pro polohování prvků, roboty pro správu, údržbu a inspekci a pro opravy a recyklace.
Druhá rovina vývoje technologií v oblasti betonových konstrukcí je založena na potřebě realizovat konstrukce navržené pokročilými digitálními nástroji, které od svého nástupu počátkem 90. let přinesly radikální posun v navrhování a skokové rozšíření možností pro architekty i inženýry. Nástroje jako Grasshopper, Karamba nebo Dynamo umožňují parametrické navrhování, Dreamcatcher navrhování generativní, pluginy jako Galapagos zapojují do návrhového procesu genetické, příp. fraktální algoritmy. Nástroje jako Simulia Abaqus umožňují tvarovou optimalizaci vnější geometrie i vnitřní struktury s cílem maximálně využít materiál v celém profilu konstrukčního prvku.
Čtěte také: Materiály na dřevěný plot
Inovativní bednění
Problém nákladného bednění pro volné formy je řešitelný několika způsoby. V případě nutnosti aplikace dvakrát zakřiveného bednění je první možností vývoj levných alternativ na jedno použití např. z textilií. Dva velmi zajímavé příklady technologií flexibilního textilního bednění byly vyvinuty v rámci National Centres of Competence in Research (NCCRs) ve výzkumném projektu Digital Fabrication na univerzitě Eidgenössische Technische Hochschule (ETH) v Curychu. Tyto technologie jsou aplikovány na výzkumném objektu DFAB House univerzity ETH Curych v Dübendorfu.
- Technologie HiLo roof: Umožňuje in situ realizaci dvakrát zakřivených skořepin s použitím pro střešní konstrukce. Základem této technologie je podpůrná rozebíratelná síť z modulárního systému ocelových kabelů spojených styčníky, na které je napnuta polymerová textilie. Na podpůrnou konstrukci je poté z horní strany položena výztužná textilní síť a v několika vrstvách je proveden betonový nástřik.
- Pletené textilní bednění (Knit Candela): Technologie je založena podobně jako HiLo na nástřiku betonové směsi na bednění kombinované z modulární ocelové sítě a textilie. Její unikátnost spočívá ve využití běžného pletacího stroje pro výrobu bednicí textilie se vzorem viditelným po odbednění na spodním líci konstrukce a také v extrémně nízké hmotnosti bednicího systému.
Metody digitální fabrikace
Další možností pro výrobu betonových konstrukcí volných tvarů je použití bednění s vysokou flexibilitou a opakovatelností, což je např. robotické bednění. Velmi perspektivní oblastí jsou pak technologie pro realizaci betonových konstrukcí bez bednění v čele s 3D tiskem. Tyto nové metody v řadě případů využívají technologií tzv. digitální fabrikace, převzaté ze strojírenství, které jsou založeny na přesné interpretaci virtuálního 3D modelu počítačem řízeným výrobním zařízením na principu CNC (Computer Numeric Control - počítačem řízené číslicové ovládání). Liší se dle použitého koncového nástroje na 2D metody, jako je CNC řezání nebo vrtání, a skupinu 3D metod, což je subtraktivní (obrábění), formativní (tváření), aditivní výroba (3D tisk), robotická sestava dílců a hybridní metody.
Příklady inovativních technologií:
- Subtraktivní výroba (projekt Experiment R): Jedná se o jednu z prvních realizací topologicky optimalizované konstrukce z UHPC. Konstrukce byla sesazena z prefabrikátů odlitých do bednění vyrobeného novátorskou metodou CNC obrábění polystyrenu a MDF desek. Díky kombinaci topologické optimalizace a frézovaného bednění se podařilo snížit množství použitého betonu až o 70 % a cenu bednění o 50 % oproti konvenčním způsobem navržené a realizované konstrukci.
- Formativní výroba (Smart Dynamic Casting): Technologie vyvíjená od roku 2012 na ETH v Curychu je příkladem formativní výroby, využívající kontinuálního posuvného bednění pro výrobu materiálově optimalizovaných sloupů z betonu. Principem je řízené pozvolné odlévání speciálního rychle tuhnoucího betonu do bednicí matrice, tažené rychlostí v řádu mm/s robotickou rukou svisle nahoru po trajektorii budoucího dílce.
- Aditivní výroba - 3D tisk (Smart Slab): Smart Slab, strop vyvinutý na ETH v Curychu a použitý v roce 2018 na DFAB House, je první betonový strop vyrobený s pomocí 3D tištěného bednění. Bednění pro výrobu prefabrikátů bylo vyrobeno metodou 3D tisku spojováním pískového lože, poté bylo opatřeno odbedňovacím prostředkem a nakonec na něj byla stříkáním aplikována tenká vrstva vláknobetonu.
- Meshmould (síťové bednění): Tato technologie umožňuje efektivní výrobu zakřivených betonových stěn vyztužených ocelovou sítí bez nutnosti bednění. Systém je založen na husté 3D síti z ocelových drátů svařovaných v místě budoucí stěny robotickým systémem dle digitálního modelu. Po naplnění sítě čerstvým betonem je povrch konstrukce ručně vyhlazen do finálního tvaru.
Koncept robotického bednění FormAnts
Zajímavým příspěvkem do diskuse o budoucnosti technologií pro betonové konstrukce je koncept robotického bednění FormAnts, navržený týmem CTU Rangers. Tento systém robotického bednění, inspirovaný kolonií mravenců, je založen na roji minibotů, kteří jsou navrženi s cílem vytvářet bednicí struktury ze svých modulárních těl a po odbednění se autonomně přesunout na nový pracovní záběr.
Úspěšná aplikace výše uvedených příkladů technologií na reálných konstrukcích ukazuje, že budoucností betonových konstrukcí jsou plně robotizované technologie, schopné realizovat in situ i formou prefabrikátů topologicky optimalizované konstrukce. Před plnou změnou paradigmatu směrem k těmto novým technologiím se dá očekávat přechodné období, kdy topologicky optimalizované prvky budou tvořit doplněk prvků navrhovaných a vyráběných stávajícími výrobními technologiemi.
tags: #technologie #vyroby #dilcu #betonove #garaze