BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING TESTING

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING TESTING

METODY POUŽÍVANÉ PŘI DIAGNOSTICE ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ METHODS USED IN DIAGNOSIS OF MASONRY STRUCTURES

BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR’S THESIS

AUTOR PRÁCE

ROMAN VRTAL

AUTHOR

VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR BRNO 2012

Ing. PETR ŽÍTT

Abstrakt Bakalářská práce pojednává o zkušebních metodách používaných při diagnostice zděných konstrukcí. Popisuje jejich provádění a vyhodnocení, nástroje potřebné pro jejich realizaci a jejich výhody a nevýhody. Cílem této práce je porovnat nejčastěji používané zkušební metody a popsat jejich aplikaci na praktickém příkladu statické zatěžovací zkoušky zděného pilíře.

Klíčová slova Nedestruktivní zkoušení zděných konstrukcí, destruktivní zkoušení zděných konstrukcí, statická zatěžovací zkouška, měřicí přístroje.

Abstract The thesis is focused on testing methods used in diagnosis of masonry structures. It describes their implementation and evaluation, as well the tools needed for their realization and also their advantages and disadvantages. The aim of the thesis is to compare most commonly used testing methods and to describe their application in practical example of static load test of brick pillar.

Key words Non-destructive testing of masonry, destructive testing of masonry, static load test, measuring instruments.

Bibliografická citace VŠKP VRTAL, R. Metody používané při diagnostice zděných konstrukcí. Brno, 2012. 62 s., 7 s. příl. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav stavebního zkušebnictví. Vedoucí bakalářské práce Ing. Petr Žítt.

Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci zpracoval samostatně a uvedl všechny použité informační zdroje.

V Brně dne 22. 5. 2012

.………………………………………. podpis

Poděkování: Děkuji vedoucímu bakalářské práce panu Ing. Petru Žíttovi za jeho metodické vedení, obětavou pomoc a cenné odborné rady při tvorbě práce, zejména při praktických laboratorních zkouškách.

OBSAH Obsah .......................................................................................................................................... 7 1

Úvod.................................................................................................................................... 9

2

Historie zděných konstrukcí ............................................................................................. 11 2.1

Hliněné stavby ................................................................................................. 11 2.1.1 Vrstvení stěn .............................................................................................. 11 2.1.2 Zdění z nepálených cihel ........................................................................... 11 2.1.3 Nabíjená technika ...................................................................................... 11 2.1.4 Válková technika ....................................................................................... 12

3

2.2

Hrázděné zdivo................................................................................................ 12

2.3

Zdění z kamene ............................................................................................... 13

2.4

Zdění z cihel .................................................................................................... 14

Rozdělení zdiva................................................................................................................. 15 3.1

Zdivo z přírodního kamene ............................................................................. 15 3.1.1 Zdivo z lomového kamene ........................................................................ 15 3.1.2 Kyklopské zdivo ........................................................................................ 16 3.1.3 Kopákové zdivo......................................................................................... 17 3.1.4 Haklíkové zdivo ........................................................................................ 17 3.1.5 Kvádrové zdivo ......................................................................................... 17

3.2

Smíšené zdivo ................................................................................................. 17 3.2.1 Kámen a cihly............................................................................................ 18 3.2.2 Kámen a beton ........................................................................................... 18 3.2.3 Cihly a beton ............................................................................................. 18

3.3

Zdivo z umělého kamene ................................................................................ 19 3.3.1 Klasická cihla ............................................................................................ 19 3.3.2 Cihelné bloky ............................................................................................ 19 3.3.3 Tvárnice ..................................................................................................... 20

4

Metody zkoušení zděných konstrukcí............................................................................... 24

4.1

Nedestruktivní zkušební metody ..................................................................... 24 4.1.1 Vizuální prohlídka ..................................................................................... 24 4.1.2 Měření šířky trhlin ..................................................................................... 25 4.1.3 Tvrdoměrné metody .................................................................................. 28 4.1.4 Vnikací metody ......................................................................................... 30

4.2

Semidestruktivní zkušební metody ................................................................. 30 4.2.1 Jádrové vývrty ........................................................................................... 31 4.2.2 Metoda použití plochých lisů .................................................................... 32 4.2.3 Vrtací zkouška stanovení pevnosti malty .................................................. 34

4.3 5

Destruktivní zkušební metody......................................................................... 36

Praktický příklad zkoušky ................................................................................................ 37 5.1

Úvod ................................................................................................................ 37

5.2

Popis jednotlivých zkoušek ............................................................................. 37 5.2.1 Zkouška pevnosti malty v tlaku a v tahu za ohybu ................................... 37 5.2.2 Zkouška pevnosti cihel v tlaku .................................................................. 41 5.2.3 Zkouška pevnosti zděného pilíře v tlaku ................................................... 42

5.3

Výpočet pevnosti zdiva dle ČSN EN 1996-1-1 .............................................. 52 5.3.1 Výpočet pevnosti na základě parametrů z DT malty a cihel ..................... 53 5.3.2 Výpočet pevnosti na základě parametrů z NDT malty a cihel .................. 54 5.3.3 Teoretický výpočet únosnosti tlačeného pilíře .......................................... 54

6

Závěr ................................................................................................................................. 56

7

Seznam zdrojů................................................................................................................... 59 7.1

Literatura ......................................................................................................... 59

7.2

Normy ............................................................................................................. 60

7.3

Internet ............................................................................................................ 60

8

Příloha A – Statický výpočet zkoušeného zděného pilíře................................................. 63

9

Příloha B – Grafický průběh deformací zděného pilíře .................................................... 67

1. Úvod

1 ÚVOD Ačkoli je nosný systém většiny moderních staveb tvořen nejčastěji betonem a ocelí a soudobí stavitelé se neustále předhání v objevování nových a perspektivnějších stavebních materiálů, stále nalezneme po celém světě nespočet tradičních zděných budov, inženýrských staveb či kulturních památek. Tato díla v sobě mají kromě zdicích prvků tvořících jejich nosný systém zabudován také kus historie, jsou mnohdy součástí regionální kultury a po mnohá staletí byla, či leckdy ještě jsou, symbolem úrovně místního obyvatelstva. Typickým příkladem jsou egyptské pyramidy, které ani po mnoha tisících let neodkryly všechna svá tajemství a doposud jsou lidmi chápány jako stavby, jež snad ani nemohou být dílem lidských rukou. Stejně tak velkolepé chrámy, ať už zasvěcené bohům či panovníkům, dokážou v člověku vzbudit uznání a respekt nad umem a schopnostmi tehdejší společnosti. Podíváme-li se i do méně vzdálené minulosti, nalezneme spoustu zděných staveb, jež symbolizují země, kde se nachází. Kupříkladu Velká čínská zeď či indický Tádž Mahal jsou bezpochyby stále ikonami dnešního světa i přesto, že na scénu jsou již po řadu let uváděny moderní stavby, u nichž se kámen objevuje pouze jako plnivo, nikoli jako přiznaný stavební materiál, jak tomu bylo v minulosti. Velkým historickým milníkem bylo objevení hlíny jako materiálu vhodného k budování staveb a později využívaného k výrobě nepálených cihel. Takto vznikaly stavby po mnoho let. Neustále se zvyšující požadavky stavitelů však vedly ke vzniku prvotních pálených cihel, které započaly první kapitolu éry zděných staveb trvající mnoho dalších staletí. Tento nový stavební materiál našel své uplatnění prakticky ve všech oblastech stavitelství. Ať už se jednalo o stavby inženýrské (kanalizace, mosty, tunely), průmyslové, zemědělské, náboženské či občanské, vždy byly s výhodou používány právě pálené cihly. Na rozdíl od kamene, jež doposud tvořil základní stavební materiál, nabízí pálené cihly lepší tepelně izolační vlastnosti, nižší hmotnost a přesné rozměry, které velikou měrou zjednodušují realizaci nových staveb. Únosnost je přitom zajištěna důkladným provázáním jednotlivých vrstev cihel spojovaných maltou. Využití pálených cihel se rozšířilo po celém světě a dodnes tvoří tento materiál nosný systém mnoha budov. Vzhledem k nemalému množství těchto zděných staveb, které jsou hojně využívány i v současnosti, je zapotřebí umět tyto stavby posuzovat z hlediska konstrukčního uspořá9

1. Úvod

dání, z hlediska bezpečnosti a v neposlední řadě také z hlediska komfortu jejich samotných obyvatel. Jsou to právě zděné stavby, u nichž můžeme nejčastěji narazit na rekonstrukce, kterými prošly v minulosti a je naprosto zásadní, aby každá takováto rekonstrukce proběhla pod odborným dohledem zkušeného znalce, jak tomu v některých případech bohužel není. To může mít později za následek havárie konstrukcí a v mnoha takových případech dochází k nejen hmotným škodám. Dalším důvodem nutnosti diagnostiky jsou skryté vady a poruchy konstrukcí, způsobené např. špatnou technologií stavby, nesprávným statickým výpočtem či vlivem povětrnostních vlivů a přírodních katastrof. Tyto poruchy je zapotřebí zavčasu odhalit, vyhodnotit a vhodným způsobem zajistit jejich opravu. Právě k těmto účelům bylo postupně vytvořeno nepřeberné množství zkušebních metod, jež diagnostiku zděných konstrukcí umožňují. Cílem této práce je seznámit čtenáře s doposud nejčastěji používanými metodami zkoušení zděných konstrukcí. Jsou zde popsány jednotlivé přípravy, postupy a vyhodnocení zkoušek včetně měřicích přístrojů a nástrojů potřebných k jejich provedení. Praktickým příkladem popsaným v 5. kapitole je výroba zkušebních vzorků cihel a malty, u nichž je v laboratorních podmínkách zjištěna pevnost v tlaku cihel a malty destruktivními zkouškami. Tyto hodnoty jsou později použity pro výpočet pevnosti zdiva v tlaku. Následuje statická zatěžovací zkouška zděného pilíře provedená za účelem stanovení reálné pevnosti zdiva v tlaku, jejíž součástí je mimo jiné aplikace některých nedestruktivních zkušebních metod. Výsledky pevností zjištěných těmito metodami jsou vyhodnoceny a následně porovnány.

10

2. Historie zděných konstrukcí

2 HISTORIE ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ 2.1 Hliněné stavby Téměř na celém světě se jedná o historicky nejznámější druh bydlení. Ačkoliv původně byla nepálená hlína určena pravděpodobně pouze jako doplňkový materiál, jde o základní surovinu hliněných domů. Nosnou funkci stěn zajišťovaly dřevěné prvky či kameny, které byly vyplňovány a zpevňovány hlínou. Mezi nejznámější techniky, jimiž bylo zajištěno zpracování hlíny u čistě hliněných staveb, patří vrstvení stěn, zdění z nepálených cihel, nabíjená technika a válková technika. 2.1.1

Vrstvení stěn Při této zdaleka nejjednodušší metodě výstavby hliněných domů není třeba žádného

bednění ani žádných jiných podpůrných konstrukcí. Nejprve je nutné vytyčit půdorysné rozměry a poté se současně budují všechny stěny. Hlína smíchaná se slámou dá vzniknout husté směsi, která se ukládá na sebe v podobě jednotlivých vrstev, které je potřeba nechat důsledně vyschnout. Otvory pro okna a dveře se vytváří, až jsou hliněné stěny dostatečně pevné. Výskyt těchto staveb je soustředěn převážně na jižním Slovensku a v Maďarsku. 2.1.2

Zdění z nepálených cihel K výrobě těchto cihel (zvaných též kotovice, surovice, vepřovice, apod.) je zapo-

třebí jílovité hlíny, do níž se přidávají plevy a vepřové štětiny. Takto vzniklý polotovar se suší na slunci, kde dá vzniknout nepáleným cihlám. Výrobě těchto cihel se mnohdy věnovaly celé cikánské rodiny, pro něž tohle řemeslo představovalo hlavní způsob obživy. K rozšíření staveb z nepálených cihel došlo v 18. století, avšak období jejich slávy přišlo až o sto let později, kdy tereziánská stavební a protipožární nařízení proměnila nepálené cihly v nejpoužívanější stavební materiál. 2.1.3

Nabíjená technika Od metody vrstvení stěn se odlišuje především používáním bednění, které musí být

nejdříve vyrobeno a usazeno do míst budoucích zdí. Naprosto nezanedbatelnou podmínkou pro budoucí pevnou stavbu je dostatečné udusání hlíny smíchané se slámou, do které se pro dosažení vyšší pevnosti a lepší soudržnosti někdy přidávalo drobné kamení a proutí. Bednění se provádělo pouze do určité výšky a s rostoucí výškou zdí se posunovalo. Otvory pro okna a dveře se stejně jako u metody vrstvení vytvářely dodatečně. Nakonec se povrch 11


stěn opatřil hliněnou mazanicí, která měla chránit stěny před povětrnostními vlivy. Tento způsob výstavby zažil svůj vrchol rovněž v 18. a 19. století a dodnes se s těmito stavbami můžeme setkat například v oblastech jižní Moravy, Slovenska, Dolního Rakouska, Maďarska a na Ukrajině. 2.1.4

Válková technika Jedná se už téměř o klasické zdění, jaké známe v dnešní době s tím rozdílem, že

místo cihel se používají hliněné války, kladené šikmo do jednotlivých vrstev ve stěnách, přičemž následující vrstva je vždy opačně orientovaná, než vrstva předešlá. Takto vzniklá „klasovitá struktura zdiva“ se údajně používala již v antice. U nás je tato metoda k vidění na jižní Moravě a jižním Slovensku. Ač jsou hliněné stavby jedny z nejstarších, v žádném případě to neznamená, že by těmto stavbám již „odzvonilo“. Vzpomenout můžeme například rozsáhlé oblasti Asie a Afriky, kde jsou takové stavby, s ohledem na ekonomiku a celkový rozvoj těchto lokalit, nutností. Naproti tomu v poslední době se hlína jako stavební materiál dostává do popředí i v rozvinutých zemích Evropy a Ameriky a na výzkum této problematiky jsou vynakládány nemalé finanční prostředky. Příčinou je hledání nových alternativních zdrojů materiálu, vedoucích k značným energetickým úsporám. Jen pro zajímavost – k výrobě jedné nepálené cihly se podle amerických studií spotřebuje čtyřicetkrát méně energie, než k výrobě klasické cihly pálené. [3], [9]

2.2 Hrázděné zdivo Tato naprosto nedílná součást vývoje evropské architektury je konstrukčně založena na nosných prvcích, tvořených dřevěnými trámy a výplňovým zdivem. Mezi hrázděné zdivo se řadí jak výplně z cihel, tak výplně z kamene, který byl jejich předchůdcem. Spodní část dřevěné konstrukce je tvořena vodorovným prahem – silnějším trámem – který je posazen na přízemní zdivo, v patře pak usazen do vaznice. Hlavní konstrukce stěny je tvořena svislými sloupky, začepovanými do prahu, doplněnými z důvodu zvýšení prostorové tuhosti celé konstrukce šikmými vzpěrami a vodorovnými paždíky. Takto vzniklý skelet byl vyplněn zdivem s následným nanesením omítky. Tak vznikaly domy, které jsou nám známé i v současnosti, kde světlá barva omítnutého výplňového zdiva kontrastuje s tmavě zbarvenými dřevěnými trámy, mnohdy bohatě zdobenými vyřezávanými prvky. 12


Z hlediska historie se jedná o velice starou techniku stavění, jejíž počátky bychom hledali až v 6. tisíciletí př. n. l. v tureckém Catal Hüyüku. Do severozápadní Evropy se dostala až o mnoho let později, přibližně koncem 15. století. K jejímu rozmachu u nás však došlo až v 18. století. [3]

2.3 Zdění z kamene Již v raném středověku byl běžným materiálem, vyskytujícím se především u městských staveb, kámen. Jeho užití na vesnicích bylo zpočátku spíše výjimkou. Naproti tomu v oblastech s nedostatkem dřeva a naopak hojným výskytem kamene se tyto stavby vyskytovaly poměrně často (Lounsko, Rakovnicko). Na venkovech byla tato nová stavební technologie propůjčena především kostelům, mlýnům, kovárnám nebo panským domům. U staveb obytných bychom ji hledali jen stěží. Kámen se nejdříve využíval pouze pro některé části staveb, jako jsou například ostění oken, vstupní portály apod. Avšak zanedlouho získal své neodmyslitelné místo i u staveb celých stěn. V závislosti na oblasti se využívaly různé druhy materiálu, z nichž nejčastější byl pískovec, žula, v severozápadních Čechách a na Vysokomýtsku dokonce i dobře opracovatelná opuka. Tento materiál byl pak podkladem pro uplatnění kleneb nad sklepy či chlévy. V místech bohatého výskytu kamene později vznikaly lomy, v nichž těžce pracovaly tisíce lidí. Neméně náročnou činností bylo opracování kamene, jež dalo vzniknout stavbám z opracovaných kamenných bloků a kvádrů. Mezi oblasti s největším výskytem kamenných staveb patří zejména západní Evropa a Středomoří, kde i dnes můžeme nezřídka vidět tyto stavby v moderním pojetí. Spojovacím materiálem byla velmi vazná hliněná malta, jíž byly tyto stavby rovněž omítány. Zvláště v okolí Žatce vzniklo na konci 18. století značné množství zděných kamenných domů, v severozápadních Čechách dokonce i domy patrové. Od 19. století se začíná ke spojování kamene užívat pískovápenná malta. V tomto období také začalo na vesnicích v důsledku volného styku s městy docházet k přestavbám a úpravám zemědělských usedlostí, stavby ze dřeva se začaly dostávat do pozadí a kámen jako nový stavební materiál začal být oblíbeným a co se výroby a ceny týče také přijatelnějším. Nová technologie stavění budov s sebou přinesla i radikální změny v konstrukci nosných, dělicích i veškerých navazujících konstrukcí jako stropů, podlah a střech. Tyto skutečnosti šly ruku v ruce s novými stavebními a protipožárními předpisy, které již nadále neumožňovaly bu-

13


dování nových staveb ze dřeva, stejně jako užívání spalných krytin. To mělo za následek nevyhnutelný zánik forem tradiční dřevěné architektury. [3]

2.4 Zdění z cihel Cihly lze z historického hlediska rozdělit na dvě hlavní skupiny: nepálené a pálené. Zavedení požárních řádů v 18. století mělo u nás za následek rozšíření pálených cihel. Tyto řády zakazovaly stavbu dřevěných domů. Roku 1789 bylo poddaným přiznáno právo užívat horninu a zeminu z vlastních pozemků, které bylo v roce 1819 rozšířeno o právo vyrábět na svých pozemcích cihly jak pro vlastní potřebu, tak na prodej. Po tomto datu došlo k prudkému rozvoji používání pálených cihel jako stavebního materiálu. Nejprve se přednostně užívaly pro nejvíce namáhané části budov – kleneb, komínů, apod. Později se začaly využívat i ke zdění celých stěn a dokonce i příček [3].

Obr. 2.1 Hrázděné zdivo [27]

Obr. 2.2 Příklad zdění z kamene ve Středozemí [39]

14

3.

Rozdělení zdiva

3 ROZDĚLENÍ ZDIVA Dle materiálu můžeme zdivo rozdělit na zdivo z přírodního kamene, zdivo smíšené a zdivo z kamene umělého.

3.1 Zdivo z přírodního kamene Ačkoli se v soudobém stavitelství objevují především moderní a progresivní technologie, kámen, co by stavební materiál, si své místo bezpečně dokáže uhájit. Zmíníme-li jeho nevhodné vlastnosti, mezi něž patří zejména nedostatečná schopnost tepelné izolace, kapilární vedení vody vedoucí k nežádoucí vzlínavosti a jeho špatná opracovatelnost úzce spjatá s nepravidelností, související s vysokou spotřebou spojovacího materiálu – malty, musíme naopak vyzdvihnout jeho přední výhody, mezi které patří zejména velmi vysoká odolnost vůči povětrnostním podmínkám a v současnosti velice vyhledávaná vlastnost – estetičnost. Právě z těchto důvodů bývá kámen vyhledávaným materiálem pro stavby podezdívek horských chat a domů, kde splynou s rázem okolní krajiny mnohem lépe než kterékoliv jiné stavební materiály. Z důvodu poměrně dobré únosnosti ve svislém tlaku a při větších šířkách provedení zdiva i v tlaku vodorovném, je hojně využíván pro stavbu terasových zdí. V neposlední řadě je též vhodné zmínit využití kamene při zakládání staveb. Jedná se zejména o stavby rodinných domů svépomoci. Přestože není toto využití kamene příliš vhodné, převážně ekonomické důvody vedou některé stavebníky k jeho zvolení. V tom případě je však nutné alespoň dodržovat určité zásady, z nichž můžeme zmínit především nutnost dbát na to, aby byl v základových pasech celý povrch jednotlivých kamenných bloků obalen betonem a aby měl kámen pevnou strukturu. Dalším odvětvím zahrnujícím kámen jsou obklady a dlažby. Mluvíme především o kamenech často leštěných a opracovaných do přesných tvarů. Použití těchto kamenů je převážně z důvodů estetických. [2] 3.1.1

Zdivo z lomového kamene Kameny tohoto typu vznikly vrstevnatým usazováním, a tudíž je z hlediska static-

kého i estetického výhodné ukládat je do stejné polohy, v níž se nacházely v lomu. Největší využití tohoto druhu se nachází ve zdivu základovém.

15

3.

3.1.2

Rozdělení zdiva

Kyklopské zdivo Využívá se především vyvřelých hornin a jeho použití přichází v úvahu pouze

u nenosných zdí, jakými jsou např. opěrné zídky či sokly (Obr. 3.1). Kameny se před použitím upraví na 5, 6 až 7boké kvádry, které se k sobě skládají takovým způsobem, aby se v jednom místě stýkaly pod tupým úhlem pouze 3 spáry o šířce 20 – 40 mm.

Obr. 3.1 Současné kyklopské zdivo [33]

Ve starověku bylo kyklopské zdivo tvořeno velkými vápencovými balvany, skládanými s minimálními odstupy od sebe, které nebyly vyplňovány maltou, nýbrž menšími kameny (Obr. 3.2). Pojmenování pochází z Řecka, kde vznikaly domněnky, že pouze mytičtí Kyklopové byli dostatečně silní k postavení těchto mohutných zdí.

Obr. 3.2 Původní kyklopské zdivo [24]

16

3.

3.1.3

Rozdělení zdiva

Kopákové zdivo Jedná se o částečně opracovaný kámen, který alespoň přibližně dodržuje pravidelný

tvar, avšak stejná velikost není podmínkou. 3.1.4

Haklíkové zdivo K tomuto druhu zdiva je zapotřebí štípaného pískovce nebo opuky, které je

v některých případech nutno částečně opracovat (Obr. 3.3). Tento druh zdiva je velice oblíben pro stavbu podezdívek, pilířů a opěrných zídek.

Obr. 3.3 Haklíkové zdivo [21]

3.1.5

Obr. 3.4 Řádkové zdivo [21]

Kvádrové zdivo Kvádrové zdivo sestává z přesných kusů kamene, precizně opracovaných do pravo-

úhlých tvarů shodné velikosti. Zdění probíhá v jednotlivých vrstvách s průběžnými vodorovnými spárami. Tento typ můžeme považovat za předchůdce dnešního tvárnicového zdiva a ze všech typů kamenného zdiva má tento typ nejkratší dobu výstavby, a zároveň nejvyšší pevnost v tlaku. [2]

3.2 Smíšené zdivo V případě, že je ve zděné konstrukci užito dvou nebo více zdicích materiálů, u nichž je zajištěno spolupůsobení, mluvíme o smíšeném zdivu. Vznikají tak tři možné kombinace: kámen a cihly, kámen a beton a cihly a beton. V současné době se tyto kombinace materiálů vyskytují prakticky jen ojediněle, snad pouze s výjimkou kamene a betonu, často používaného v souvislosti s kamennými zídkami v zahradách či u podezdívek chat, 17

3.

Rozdělení zdiva

chalup, ale i rodinných domů. V minulosti bylo použití těchto materiálů maximálně výhodné z hlediska ušetření nákladů na poměrně drahé cihly při současném zachování povrchové struktury vhodné k omítání. Vzhledem k současným požadavkům na fyzikálněchemickou odolnost staveb je třeba mít na paměti, že kámen jako stavební materiál má značné záporné vlastnosti. Mezi ty nejdůležitější patří zejména prakticky nulová tepelně izolační schopnost spolu s kapilární vzlínavostí a vedením soli, jež způsobuje vznik výkvětů. 3.2.1

Kámen a cihly Hlavním nosným prvkem je kámen, který tvoří jádro konstrukce. Z jedné nebo

z obou stran je pak obezděn cihelným zdivem, přičemž je nutné, aby bylo zajištěno vzájemné provázání obou materiálů. Toho je docíleno pomocí cihelných vazáků, prostupujících do vrstev kamenného zdiva. V některých případech dochází vždy po několika vrstvách k úplnému vynechání kamenného jádra a celá šířka zdi je tvořena cihlami. V takové situaci mluvíme o tzv. cihelném řetězu. V dnešní době můžeme využití této kombinace hledat především při stavbě opěrných zdí, či podezdívek plotů apod. Zpravidla tam, kde je požadován např. z estetických důvodů na jedné straně kámen, a z praktických důvodů na straně druhé cihelné zdivo či omítka. 3.2.2

Kámen a beton Veškerá nosná funkce je zajišťována betonem. Kámen zde tvoří pouze funkci este-

tickou. Pro požadovaný vzhled je nutné zdivo řádně vyspárovat. 3.2.3

Cihly a beton Z konstrukčního hlediska se jedná o alternativu předešlých dvou typů. Avšak přes-

to, že se tato metoda užívala ještě poměrně nedávno, v současnosti už je prakticky nemožné se s ní setkat. Z tepelně izolačních důvodů lze o této metodě uvažovat pouze u pomocných staveb, jakými jsou např. opěrné zídky, ploty apod. Využití cihelného zdiva spočívá ve vytvoření ztraceného bednění. V takovém případě je nutné dbát na správnou vazbu cihel a dokonalé zhutnění betonu. [2]

18

3.

Rozdělení zdiva

3.3 Zdivo z umělého kamene 3.3.1

Klasická cihla Světově nejrozšířenější stavební materiál s sebou svým objevem přinesl značné vý-

hody a postupem času téměř zcela nahradil používání kamenného zdiva. Mezi nejdůležitější přednosti patřila úspora času i peněz na výstavbu, v neposlední řadě pak usnadnění práce samotných zedníků. V současnosti už byla tradiční cihla vytlačena z popředí ze stejných důvodů, jako kdysi kámen, avšak i dnes je hojně využívána převážně při opravách poničených zdí nebo i z důvodů ekonomických v případech novostaveb, kdy má stavebník dostatečné množství cihel, např. z předchozí demolice. Mezi nevýhody tradičního cihelného zdiva patří bezesporu jeho malé tepelně-izolační vlastnosti, na které v minulosti nebyl ani zdaleka brán takový zřetel jako v současné době. Proto je v případě zdění obvodových konstrukcí z cihel důležité doplnění tepelnou izolací. Další nevýhodou je pak již zmíněná pracnost, a to jak při samotném zdění (malé rozměry, vysoká spotřeba malty), tak při dopravě po staveništi i mimo něj. Dalším odvětvím použití klasických cihel je zdění komínů, avšak i v tomto případě se do popředí tlačí dnes již moderní komínové tvarovky, usnadňující práci a především zlepšující vlastnosti samotného komínu. Svou nenahraditelnou úlohu hrají klasické cihly jako pohledové režné zdivo. Vápenopísková cihla Jedná se o speciální druh tradiční pálené cihly, k jejíž výrobě je použita směs důkladně rozmíchaného vápna, křemičitého písku a vody. Před samotným vylisováním konečného tvaru cihly je zapotřebí umožnit reakci veškerého vzdušného vápna, k níž dochází v tzv. reaktoru. K dosažení požadované pevnosti cihel je nutné cihly vypálit při teplotě 200 °C. Své využití naleznou vápenopískové cihly jak v bytové, tak i občanské a průmyslové výrobě. Nejrozšířenější je však využití u staveb rodinných domů a rekreačních chat či chalup, kde jsou používány i u malých drobných staveb pro svou dekorativnost. [2] 3.3.2

Cihelné bloky Zvýšení požadavků na energetickou a ekonomickou úspornost výstavby a zavedení

nových výrobních technologií dalo vzniknout nové éře budování konstrukcí – zdění z cihelných bloků (Obr. 3.5). Inovace zdicího materiálu spočívala především v hledání optimální velikosti cihelného bloku. Naprosto zásadním zdokonalením bylo zvýšení tepelně izolačních a statických vlastností staviva při současném snížení vlastní hmotnosti (děro-

19

3.

Rozdělení zdiva

vání cihel). Již zmíněná optimální velikost pak ovlivňuje celou řadu činností při samotné výstavbě, ať už se jedná o produktivitu práce, spotřebu malty či samotnou dopravu od výrobce ke spotřebiteli nebo v areálu staveniště. Neméně důležitou výhodou je zmenšení tloušťky nosných zdí z důvodu lepších statických vlastností cihelných bloků, což jde ruku v ruce s redukcí šířky základových pasů, vedoucí k mnohdy značným úsporám materiálu i prostoru uvnitř stavby. [2]

Obr. 3.5 Cihelný blok [36]

3.3.3

Obr. 3.6 Betonová tvárnice [35]

Tvárnice Jedná se taktéž o bloky přesných rozměrů, avšak vyrobených zejména

z pěnosilikátů, pórobetonu, plynosilikátů či jiných podobných materiálů. Jejich hlavní výhody mají mnoho společného s předešlým materiálem. Jedná se především o velmi dobré tepelně technické vlastnosti (s výjimkou betonových tvárnic), přesné rozměry a jednoduchá montáž, snadné tvarování (úprava rozměrů a tvarů přímo na stavbě) a propracovaný kompletní stavební systém, který je však spjatý s finanční náročností jeho využití. Betonové tvárnice Jejich využití nalezneme u nosných zdí, u kterých nejsou kladeny vysoké požadavky na tepelně izolační vlastnosti, u zdí opěrných, u teras a plotů. Pro tento účel jsou na trhu dostupné celé řady tvarovek s fasádní úpravou po obou stranách. V současnosti velmi populární je využití betonových tvárnic jako ztraceného bednění, ať už při úpravách terénu, či jako nosných zdí suterénních staveb (Obr. 3.6).

20

3.

Rozdělení zdiva

Tvárnice z expandovaného jílu Stavebním materiálem je zde keramické kamenivo Liapor. Jedná se o malé keramické kuličky s pevným slinutým povrchem a vnitřní pórovitou strukturou. Surovinou pro výrobu je jíl, obsahující vysoké množství organických látek. Tento jíl se postupně zpracuje a slouží k výrobě granulí, které se následně vypalují v rotačních pecích. Zde za působení vysokých teplot dojde k vyhoření organických látek a expanzi, což je příčinou velmi dobrých vlastností kameniva. Slinutý povrch kameniva a uzavřená pórovitá vnitřní struktura je hlavním důvodem výborných tepelně izolačních vlastností a velké pevnosti zdicího materiálu. Na místě je také uvést, že díky své nízké hmotnosti je manipulace s těmito tvárnicemi snadná a z ekologického hlediska se jedná o materiál vyrobený z nezávadných přírodních surovin. Kromě výroby tvárnic (Obr. 3.7) se tento materiál těší značné popularitě i v takových oblastech stavebnictví jako jsou tepelně izolační zásypy a násypy, filtrační vrstvy, podklad ozeleněných střech a teras, výroba tepelně izolačních betonů a malt apod.

Obr. 3.7 Tvárnice z expandovaného jílu [31]

Obr. 3.8 Tvárnice z pórobetonu [30]

Tvárnice z pórobetonu V současnosti se jedná o zdaleka nejrozšířenější typ tvárnic. Vzhledem ke značné popularitě nabízejí výrobci těchto tvárnic veškeré vedlejší a doplňkové produkty, které dohromady tvoří důmyslný systém zdění. Vedle běžných tvárnic určených ke zdění obvodových

zdí

(Obr.

3.8)

existují

i

překlady,

věncovky,

U-profily,

příčkovky

i např. v současnosti velmi populární roletové překlady. Naprosto samozřejmým doplňkem je nepřeberné množství zdicích malt, stěrek a vnitřních i vnějších omítek. Jedinečnou vlastností, pro kterou jsou pórobetonové tvárnice natolik vyhledávaným produktem, je jejich vysoký tepelný odpor, vedle kterého splňují i základní statické požadavky na únosnost 21

3.

Rozdělení zdiva

v tlaku. Proto je při stavbách běžných rodinných domů umožněno i použití samotných tvárnic bez doplňujícího zateplovacího systému. Další výhodou těchto tvárnic je jejich nízká hmotnost a snadná opracovatelnost. Tyto vlastnosti jsou doceňovány především při rekonstrukcích bytových jader v činžovních domech (především koupelen). Ke spojování se používají speciální druhy malt, které se na stavbu dodávají ve formě suchých směsí. Tvárnice z třískocementu Surovinou potřebnou pro výrobu tohoto uceleného systému ztraceného bednění je, jak už samotný název napovídá, kvalitní cement, dřevěné třísky a minerální přísady. Snadné opracovávání a tvarování je umožněno složením materiálu a jeho konzistencí. Proti plísním je třískocement chráněn speciálními roztoky již ve stadiu výroby. Systém je, jak už bylo naznačeno, tvořen betonovým jádrem zajišťujícím pevnost a únosnost a samotnými tvárnicemi, které disponují vlastnostmi tepelně izolačními (Obr. 3.9). Ty však nejsou na dostatečně vysoké úrovni, a proto je nutné systém dodatečně zateplit.

Obr. 3.9 Tvárnice z třískocementu [29]

Obr. 3.10 Skleněná tvárnice [38]

Skleněné tvárnice Jedná se o speciální druh zdicího materiálu, ovšem s funkcí doplňkovou – převážně dekorativní, nikoli nosnou. Na výběr je nabízena celá škála barevných odstínů i tvarů s odlišnými strukturami (Obr. 3.10). Jejich využití můžeme najít především u okenních otvorů, kde je kladen důraz na prosvětlení interiéru a není naopak požadován výhled ven.

22

3.

Rozdělení zdiva

Oproti ostatním zdicím materiálům nejsou skleněné tvárnice, co se požadovaných vlastností na bezpečnost a komfort týče, v žádném případě pozadu. Požární odolnost, tepelně a zvukově izolační vlastnosti či vysoká trvanlivost a odolnost proti vnějším vlivům jsou zajištěny v dostatečné míře. Do okolního zdiva jsou tvárnice uchycovány speciálními profily k tomu určenými. Důležitost těchto kotvicích profilů vyvstává především v případech velkých okenních otvorů, u kterých je nutné zabezpečit dostatečné dilatační spáry eliminující tepelnou roztažnost skla, jež je u venkovních fasád často zásadním problémem. [2]

23

4.

Metody zkoušení zděných konstrukcí

4 METODY ZKOUŠENÍ ZDĚNÝCH KONSTRUKCÍ Metody zkoušení zděných konstrukcí můžeme podle míry poškození zkoušené konstrukce rozdělit do tří základních kategorií – nedestruktivní, semidestruktivní a destruktivní zkušební metody.

4.1 Nedestruktivní zkušební metody Při těchto metodách se povrch zkoušené konstrukce většinou žádným způsobem nepoškodí (vyjma případů, kdy je zapotřebí povrch upravit sbroušením, vrypem nebo vtiskem - některé tvrdoměrné metody) a není narušena budoucí použitelnost dané konstrukce ani není ovlivněna schopnost plnit předpokládanou funkci. V současnosti jsou tyto metody v praxi využívány především při diagnostice betonových a železobetonových konstrukcí, a to konkrétně při zjišťování pevnostních charakteristik zabudovaných betonů, tvaru, množství a lokalizace výztuže, někdy také pro odhalení případných nehomogenit betonu či defektů konstrukcí. Z důvodu absence využitelných kalibračních vztahů, které by umožňovaly stanovení sledovaného parametru na základě parametrů z nedestruktivního zkoušení, je využití tohoto typu metod pro ostatní materiály spíše výjimkou. Další oblastí, ve které je využití nedestruktivních zkušebních metod (NDT = NonDestructive Testing) maximálně výhodné, je využití jako nástroje při hodnocení stavebních materiálů v rámci mezioperační kontroly, jež je prováděna výrobcem. Tyto mezioperační kontroly se však bohužel ve většině případů omezují především na sledování vzhledu, rozměrů výrobků eventuelně jejich hmotnosti, což je zapříčiněno absencí vlastních zkušeben výrobců. Avšak naprosto zásadním důvodem, bránícím využívání těchto metod v širším spektru je již zmíněná absence kalibračních vztahů. [4] 4.1.1

Vizuální prohlídka Jedná se o nejméně nákladnou, avšak velice důležitou metodu. Zahrnuje především

seznámení se pracovníka provádějícího diagnostiku s konstrukcí. Důležité je zejména zaměřit se na viditelné poruchy a poškození konstrukce nebo jejích částí. U zděných staveb se jedná zejména o viditelné trhliny, u nichž je důležitá převážně velikost a průběh, vazbu zdiva mnohdy narušenou zásahem do konstrukce v minulosti, známky zvětrávání, úlomky zdicích prvků, drolení malty ve spárách, vlhkost zdiva, výkvěty apod. Tato metoda je do 24

4.


značné míry ovlivněna subjektivním pohledem zkoušejícího pracovníka, a proto je důležité, aby prohlídku prováděl zkušený odborník s letitou praxí. 4.1.2

Měření šířky trhlin Tato metoda je typická právě pro zděné konstrukce, u nichž je výskyt trhlin prů-

vodním jevem poruchy. Příčinami vzniku trhlin jsou u zděných konstrukcí např. špatné technologické postupy při výstavbě (špatná vazba zdiva, nedodržení předpisů dodavatele zdiva, apod.), objemové změny způsobené vlhkostí či dokonce destrukce některých částí vlivem přetížení. Sleduje se především šířka a délka trhlin, jejich četnost na zkoumaném místě a především pak jejich proměnlivost v čase. Pro sledování těchto parametrů se využívá celá řada kontrolních měřicích prvků. [11], [19]

Obr. 4.1 Porušený sádrový terč [34]

Sádrová destička Jedná se o metodu, která slouží převážně k určení, zdali se jedná o trhlinu pasivní či aktivní. V případě interiérového měření je nejvýhodnější použití sádrových terčů. Jedná se o obdélníkovou destičku s rozměry přibližně 100 x 50 x 10 mm, přičemž nejdelší rozměr musí být kolmý k měřené trhlině (Obr. 4.1). Velice důležité je zajistit správné ukotvení k povrchu zdiva na obou stranách terče. Na terč se vyznačí datum osazení a zároveň se do něj vyryje čára kolmá k trhlině, která umožní zjistit, zda nedošlo i k posunu ve směru trhliny. Pokud se jedná o měření v exteriéru, doporučuje se používat skleněných obdélní-

25

4.


kových terčů o rozměrech 70 x 20 x 1 mm, přichycených k podkladu pomocí epoxidového lepidla. [18], [19] Příložný sázecí deformetr (Hollanův) Další možností měření šířky trhlin je za pomoci příložného sázecího deformetru (Obr. 4.4), kdy se nejprve přichytí měřicí terče na konstrukci lepidlem tak, aby spojnice terčů byla kolmá ke směru trhliny, a poté jsou do nich při samotném měření vkládány hroty nosného rámu úchylkoměru. Tento rám má jeden hrot pevný a druhý hrot pohyblivý. Vzdálenost, o jakou se posune pohyblivý hrot vůči pevnému, je mechanickým způsobem přenášena na úchylkoměr (Obr. 4.2, 4.3). Před samotným začátkem měření je nutné provést kalibraci měřené délky za pomoci srovnávacího etalonu (tyč z invarového či jiného materiálu s velmi nízkou tepelnou roztažností). Přesnost této metody závisí na zvoleném měřicím zařízení. [18, 19]

Obr. 4.2 Ručičkový úchylkoměr [23]

Obr. 4.3 Digitální úchylkoměr [23]

Obr. 4.4 Příložný sázecí deformetr (Hollanův) [28]

26

4.


Strunový tenzometr Pro svoji výbornou dlouhodobou stálost, citlivost a nezávislost na délce přívodů jsou častou volbou obzvláště pro dlouhodobá měření stavebních objektů. Principem je měření frekvence vlastních kmitů ocelové struny, která je předepjatá mezi dvěma pevnými body (Obr. 4.5). Vzdálenost těchto bodů tvoří měrnou délku tenzometru. Po osazení je struna rozkmitána silovým impulzem vyvolaným krátkým proudovým pulzem do cívky, která je umístěná do středu délky struny. V další fázi je pak vedení od cívky přepojeno na vstup obvodu, aby mohl být zpracován signál (cívka je ve funkci indukčního snímače). Tlumené kmity struny indukují v cívce napětí o stejném kmitočtu, který je v měřicím obvodu vyhodnocen digitálně jako frekvence či perioda. Na základě takto naměřených údajů se určí velikost sledované deformace. [6]

Obr. 4.5 Strunový tenzometr [20]

Obr. 4.6 Odporový tenzometr [20]

Odporový tenzometr Tato metoda se osvědčuje nejlépe při určování napětí a deformací u homogenních materiálů (Obr. 4.6). Principem této metody je mechanická deformace snímače (kovový drátek či pásek), která je převedena na změnu svého elektrického odporu (změnou délky drátu dochází ke zmenšení průřezu drátu, a tím ke změně jeho měrného elektrického odporu). K uchycení tenzometrů slouží speciální lepidla. V případě nehomogenních materiálů, jakými jsou např. beton či zdivo, je velice důležité věnovat pozornost důkladné přípravě povrchu a následnému upevnění tenzometrů. [6], [18]

27

4.

Metody zkou koušení zděných ých konstrukcí kcí

En Endoskopie Pomoc ocí této meto etody je mož ožné detailně lně sledovat tvar tv a průbě běh trhlin na těžko příístu stupných míst ístech. Endos oskopy rozliš lišujeme na boroskopy b (O 4.7) a fibroskopy (Obr. py (Obr. 4.8).. Zá Zásadní rozdí zdíl je ve způsobu způ přeno enosu obrazu. zu. Zatímco u neohebnýc ných boroskop kopů je tento to pře přenos zajiště ištěn prostředn ednictvím vni nitřního optic tického systé stému tvořené ného klasický ckými čočkaami u fibrosko mi, skopů se obraz raz přenášíí po pomocí svazk azku optickýc ých vláken,, ccož umožňu uje vysokou ou oh ohebnost sond ondy. [37]

Ob 4.7 Borosko Obr. skop [32]

4.1 4.1.3

O 4.8 Fibro Obr. broskop [32]

Tvrdo rdoměrné me metody Nejpo používanější ší metodou v oblasti diagnostiky di y zděných kkonstrukcíí je metoda da

W Waitzmannov ova tvrdoměrru a metoda da Schmidtov tova tvrdoměrru odrazovéh vého. Wa Waitzmannův n v tvrdoměrr Waitz itzmannův tvr tvrdoměr jee ja jakousi mod odifikací Pold oldi kladívka, ka, používané ného ke zjiššttěnní tvrdosti ti ooceli. Vlastn astní tělo Wait aitzmannova va tvrdoměru ru je tvořenoo ocelovým razidlem r se dv dvěma kuličk i kami o prům r měru 10 mm a 20 mm m. Menší kulička ku se za zatlačuje do ocelového ho sro srovnávacího ho prvku. Vě Větší kulička ka se při zko koušce opírá rá přes papíro pírovou fólii ii o zkušební ní vz vzorek. Samo motná zkoušk ška probíháá úúderem klad ladiva do těla la razníku. Pr Pro vyhodnoc ocení zkouššky se změříí průměry p vtisků vti na zko zkoušeném vzorku vz a srov rovnávacím pprvku. Dle le změřených ch prrůměrů je m možné v přil iložené tabu bulce odečíst íst pevnost v tlaku ciheln elného zdiva. va. Užití této to me metody je velice ve výhod odné z důvod odu eliminac ace útlumuu v případě ne nekvalitně upevněných u ch cih ve zdivu cihel ivu. Její pracn acnost má ovš ovšem za násl ásledek to, že v praxi je jjejí užití prakticky pra výýjim jimkou.

28

4.


Sc Schmidtův v tvrdoměr tvr Z běžn žně užívaný ných odrazov ových tvrdom oměrů typuu Schmidt bbyl vyvinut ut pro účely ly zk zkoušení cihe ihel typ LB (Obr. (O 4.9).. Odlišnost O oproti op Schmi midtu L, použ oužívaným na beton, naalez lezneme naa ssamotném ra razníku, jeho ehož poloměrr kulové plo plochy je výra razně menší nší. Normové vé ka kalibrační vztahy vzt se vzta ztahují pouze ze pro zkouše ušení betonu. u. Kalibrační ní vztahy pro ro cihly jsou ou rrůzzné v závisl islosti na prac racovištích,, za zabývajících ích se touto pr problematiko ikou.

Obr 4.9 Tvrdom Obr. oměr Schmidt LB

Předd ssamotným zzkoušením m jje nutné připravit při si povrch po zděné né konstrukc kce obroušeením Poté se provede 8 až 10 měře ním. ření odrazu. u. Podle kali alibračního vz vztahu se určí ur hodnoty ty pe pevností odpo dpovídající jednotlivým jed oodrazům.. Po určení ari aritmetického ho průměru všech vš měřeení se vyloučíí ty hodnoty oty, které see lliší o ± 20% 0%. V případ adě, že po vy vyloučení ttěcchto hodnot ot zů zůstane méně ně než 5 plat latných měřen ení, musí se provést mě měření nové. é. Vzhledem m k tomu, že vz vztah mezii pe pevností v tlaku tla a tvrdo dostí cihel se může odliš dlišovat v závi ávislosti na vlastnostech vl ch po povrchu zdiv diva, je nutné tné upřesnitt kkorelační vztah vz mezi zi tvrdostí t sta stanovenou tvrdoměrem tv m a pevností v tlaku t na vzorcích vzo odejm ejmutých z konstrukce. k e. A Abychom sse co nejvíc více přiblížili ili sk skutečnému u sstavu v kon onstrukci, je nnutné upevn evnit zkušebn bní vzorky do lisu, přiče ičemž napětí tí vy vyvozené lise lisem by mělo lo odpovídat at přibližně 10% 1 pevnos nosti cihly. Po Poté provede deme měření ní po pomocí tvrdo doměru. Po vyhodnocení v ení pevnosti ti na n základě oodrazů stano anovíme pevn vnost v tlaku ku zk zkoušeného o vvzorku a upřesníme up korelační kor vztah ztah. Tatoo m metoda zkou koušení je vho hodná pouze ze pro cihly pplné pálené. é. V případě tvarovek t je nu si uvědo nutné domit, že výs výsledky jsou ou značně zkreslené zkr příto ítomností otv tvorů uvnitř t prvku. p

29

4.


Dalším ším typem tvrdoměru tvr je Schmidt S PM (Obr. 4.10 .10). Jedná se o speciáln lně upravený ný pří přístroj, který erý se skládáá z půlkruhov hové dráhy,, po které see ppohybuje be beran s razník níkem o prů-m měru 8 mm.. P Po dopaduu llze na stupn pnici odečíst íst hodnotu od odrazu, která rá je závisláá na n pevnosti sti ma malty. Využit žití této metod tody naleznem neme spíše u nových n zděn d ných konstr strukcí.

Obr. 4.10 4. Tvrdoměrr Schmidt PM [4]

4.1 4.1.4

Vnika ikací metody dy S přih ihlédnutím ke skutečnos osti, že problé blémem, který terý provázíí zk zkoušení pevnosti pev mall-

ty, je tloušťka ka spár, pohy hybující se u starších staveb sta mezii 110 – 14 mm, m, se jeví jako jak poměrně n vh vhodná meto etoda vtlačov ování definov novaného příp ípravku, tzv. tzv indentoru oru. V praxi xi se nejlépe pe os osvědčil válc álcový indent entor s průmě měrem 4 mm m. Indentor or je rozdělen len ryskamii po 5 mm. m. K zatlačeníí se vynaloží ží energie 1 JJ, která je vyvozena v a údery ú 1kgg kkladiva zee vzdálenosti v sti 10 mm. Kali 100 alibrační vzta ztahy uvedené ené v literatuře tuře však moh ohou být výra ýrazně ovlivně vněny osobou ou pro provádějící í zzkoušku. Z tohoto důvvodu byl vyvinut vy kyva yvadlový inde ndentor, zaru ručující konnsta stantní energi rgii úderu. [4]]

4. Semid 4.2 midestrukt ktivní zku kušebníí metody m Při těchto tě meto etodách doch chází k částe stečnému poškození po zk zkoumané konstrukce, k e, na vrtáním např. ím, řezáním,, oodtrhy apod od. Při výběr b ru kontrolní lních míst, kd kde máme v plánu p dané né zk zkoušky prov rovádět, musím síme dbát pře p edevším na to, aby neb nebyla žádným ým způsobem em ohrožena na sta stabilita či ún únosnost celk elkové konstru trukce.

30

4.


Mezi semidestruktivní metody (SDT = Semi-Destructive Testing), používané při diagnostice zděných konstrukcí řadíme: •

Jádrové vývrty – ke stanovení pevnosti zdiva v tlaku

•

Naříznutí zděné stěny pro vložení plochých lisů při zkoušení napjatosti ve svislé stěně, případně modulu pružnosti mezi dvěma plochými lisy

•

Vrtací zkouška kombinovaná s údery vrtáku při stanovení pevnosti malty ve spárách zdiva

•

Odtrhové zkoušky – ke stanovení přídržnosti povrchových vrstev (omítky) na nosném podkladu

4.2.1

Jádrové vývrty K odběru jádrových vývrtů se používá vrtačka se speciálními dutými válci různých

průměrů (25, 50, 100, 150 mm), osazenými na spodní hraně tvrdokovovými, popř. diamantovými břity (Obr. 4.11). Vrtačka je uchycena v držáku, umožňujícím vrtání v téměř libovolné poloze (Obr. 4.12). Ochlazování břitů je většinou zajištěno vodou. Po provedení vrtu do požadované hloubky se vrták vyjme a jádrový vývrt se opatrně vylomí. Tyto vývrty slouží především ke stanovení pevnosti staviva v tlaku. Vývrt se na pile s diamantovým kotoučem upraví na požadovaný tvar a následně se provede zkouška tlakové válcové pevnosti v lisu.

Obr. 4.11 Vrtací válce s diamantovými břity [22]

Obr. 4.12 Držák jádrové vrtačky [25]

Jedná-li se však o diagnostiku zděných konstrukcí, používají se v praxi zejména vývrty o průměru 50 mm. Z nich se pak vyřežou válcová tělesa. Je však potřeba si uvědomit, že způsob jejich zatěžování v lisu je odlišný od způsobu zatížení v konstrukci (vývrty jsou většinou horizontální). Tento problém řeší provedení jádrového vývrtu o vnitřním 31

4.


průměru 75 mm do vazáku na celou délku cihly, jež se na základě zkušeností Ústavu stavebního zkušebnictví velice osvědčilo. Z tohoto vývrtu lze vyřezat zkušební tělesa s příčným rozměrem d = 50 mm, která lze využít jak pro stanovení pevnosti v tlaku, tak pro pevnost v tahu za ohybu. Nejvýhodnějším tělesem se jeví hranol o rozměrech 50 x 50 x 250 mm. Po zlomení tělesa při ohybové zkoušce jednoduše získáme až 4 krychle s délkou hrany 50 mm, které lze využít ke stanovení pevnosti v tlaku. Větší množství zkušebních krychlí z jednoho vzorku cihly má za následek zisk pevností z různých částí zdi (vnější líc, střed zdiva), případně v různém vlhkostním stavu (nasycený, vysušený, s přirozenou vlhkostí). [4] 4.2.2

Metoda použití plochých lisů Tato metoda byla vyvinuta k určení lokálních stavů napjatosti, tlakové pevnosti

a deformačních charakteristik cihelného zdiva. S ohledem na to, které charakteristiky máme v úmyslu získat, volíme ze tří typů zkušebních postupů.

Obr. 4.13 Umístění plochých lisů pro měření stavu napjatosti

Obr. 4.14 Umístění plochých lisů pro určení modulu pružnosti

Měření stavu napjatosti Měření je založeno na dorovnání deformace, vzniklé rovinným řezem, kolmým k čelní ploše zdi. V místě zvoleném k určení stavu napjatosti zdiva se vybere horizontální ložná spára. Kolmo na ni se usadí tři základny pro sázecí deformetry vzdálené od sebe 200 mm (Obr. 4.13). Odečtení stavu na číselníkových indikátorech v tomto okamžiku se nazývá čtení základní. Následně je potřeba odstranit (vyřezáním či vyvrtáním) maltu ze 32

4.


sledované spáry. Vložený plochý lis se vypodloží tenkými plechy a začne se do něj vhánět hydraulický olej. V okamžiku, kdy číselné indikátory dosáhnou hodnoty shodné se základním čtením, předpokládá se, že tlaková síla lisu odpovídá původnímu napětí ve zdivu. Prakticky je však nutné takto získanou hodnotu napjatosti upravit násobením konstantami. Tyto konstanty jsou závislé jednak na poměru mezi plochou plochého lisu a plochou řezu, a jednak na míře přenosu síly z plochého lisu do okolní zděné konstrukce. Určení modulu pružnosti Jedná se o zjištění souvislosti mezi změnou napjatosti a poměrným přetvořením zdiva, které je sevřené dvojicí plochých lisů. Pro provedení tohoto měření je nutné vyřezat ve zdivu ještě další zářez, vzdálený přibližně 500 mm od prvního a následné vložení druhého lisu. Měření poměrného přetvoření se provádí ve třech vertikálních a jedné horizontální základně (Obr. 4.14). Po praktickém stanovení modulu pružnosti je rovněž tento modul nutno zredukovat kalibrační konstantou, která je předem stanovena vhodným kalibračním postupem. Odhadnutí meze pevnosti Tato metoda vychází z měřicí sestavy dvou plochých lisů stejně jako v předchozím případě. Abychom zjistili výslednou pevnost zdiva v tlaku, je zapotřebí vnášet do sevřeného zdiva za pomoci lisů rovnoměrně narůstající zatížení až do okamžiku, kdy dojde k výskytu trhlin. V některých případech se zatěžovací zkouška provádí do hodnoty průměrného napětí v tlaku ve zdivu nebo do poloviny pevnosti zdiva, kterou lze předpokládat. Postranní sevření zdiva je příčinou toho, že pevnost zdiva v tlaku je asi o 15 % větší, oproti tomu vertikální přetvoření jsou asi o 10 % menší, než hodnoty naměřené na tělesech identických rozměrů zkoušených v hydraulickém lise bez bočního sevření. [4], [8]

Obr. 4.15 Metoda plochých lisů [26]

33

4.

4.2.3


Vrtací zkouška stanovení pevnosti malty Jeden z problémů, se kterým se v diagnostice zděných konstrukcí můžeme setkat,

se týká stanovení pevnosti malty ve spárách zdiva. K tomuto účelu byly vyvinuty dva druhy příklepových vrtaček, které se zavrtávají do upravené ložné spáry. Prvním typem je tzv. „Kučerova vrtačka“. Součástí této jinak běžné ruční vrtačky je počítadlo otáček, příklep a tlačná pružina v opěrce, která zajišťuje předepsaný přítlak. Principem metody je vzájemný statisticky významný vztah, který můžeme pozorovat mezi pevností malty a jejím odporem, zabraňujícím vnikání vrtáku. Měřitelnou veličinou, kterou můžeme vyjádřit míru odporu, je pak hloubka vrtu 8mm vrtákem do zdiva.

Obr. 4.16 Umístění vrtu ve spáře zdiva

Značná fyzická náročnost této metody dala vzniknout novému typu elektrické vrtačky s označením PZZ 01. Zdrojem této vrtačky je AKU baterie, která usnadňuje její použití v praxi. Stavitelný kroužek funkčního nástavce zajišťuje přednastavení stupně předpokládané pevnosti zkoušeného materiálu. To má za následek automatické nastavení příslušného počtu otáček vrtáku, po jehož provedení se vrtačka automaticky vypne. Tlak pružiny zajišťuje definovaný přítlak na zkušební vrták. Rozmezí tlaku je mechanicky aretováno. Další změnou byla redukce průměru vrtáku z 8 mm na 6 mm, což mělo za následek výrazné zlepšení metody z hlediska tloušťky spár. Rozdíl ve zkušebních postupech obou typů vrtaček se prakticky týká pouze kalibračních vztahů. Zkušební místo volíme na tlačených prvcích z důvodu sevření spáry. Pokud je zkušební místo omítnuto, je zapotřebí omítku odstranit na ploše cca 200 x 150 mm tak, že ložná spára představuje přibližně podélnou osu této plochy. Z důvodu odstranění

34

4.


omítky a zkarbonatované vrstvy se malta vhodným nástrojem vyškrábe cca 20 mm za líc zdiva (Obr. 4.6). V takto upravené ložné spáře se provedou tři vrty, vzájemně od sebe vzdáleny asi 40 mm a od případného kraje zdiva alespoň 50 mm.

Obr. 4.17 Vrtačka PZZ 01

Nastavení počtu otáček u ruční vrtačky či stupně u vrtačky PZZ 01 se provede na základě kalibračních vztahů. Hloubka vrtu se změří hloubkoměrem. Za platné měření se uvažuje taková hloubka vrtu d, která se neliší od průměrné hloubky dm ze všech tří vrtů o více než 30 %. Jestliže tomuto kritériu nevyhoví jeden vrt, pak se vyloučí z měření a nahradí se vrtem novým. V případě, že nevyhoví dva ze tří vrtů, zkušební místo se neuvažuje. Výrobci obou vrtaček disponují kalibračními vztahy pro různé vstupní podmínky, z nichž hlavní jsou převážně různý typ přítlaku, různý průměr vrtáku, odlišný způsob vyvození otáček. Ze tří platných měření na jednom zkušebním místě se určí aritmetický průměr hloubky vrtů dm s přesností na 1 mm. Tato informativní hodnota pevnosti malty fmo se určí v závislosti na zjištěné průměrné hloubce vrtu dm z obecného kalibračního vztahu pro daný typ přístroje. Vyhodnocením výsledků všech zkoušek se určí výběrový průměr pevnosti malty fm. [4]

35

4.


4.3 Destruktivní zkušební metody Nevede-li použití nedestruktivních či semidestruktivních metod k výsledkům, které požadujeme,

je

nutné

využít

poslední

typ

zkušebních

metod

–

destruktivní

(DT = Destructive Testing). Výsledky těchto zkoušek vypovídají o materiálových vlastnostech testovaných vzorků nejlépe, neboť na nich můžeme přímo měřit námi požadované fyzikální veličiny. S výhodou se pak používá kombinace destruktivních i nedestruktivních metod, která nám umožňuje zpřesnit jinak poměrně všeobecné kalibrační vztahy, používané u nedestruktivních metod. Využití destruktivních metod můžeme nalézt především v laboratorních podmínkách, kde je zapotřebí statistické vyhodnocení námi sledovaných vlastností u většího počtu zkušebních vzorků. Dále najdeme jejich uplatnění při kontrolách jakosti jednotlivých výrobků či v případě zkoušení zmenšených modelů skutečných stavebních konstrukcí, jež se jakýmkoliv způsobem vymykají běžným případům staveb. V neposlední řadě se jedná o modifikaci kalibračních vztahů, jak bylo již zmíněno výše. Výjimečně se v případech demolic stavebních objektů realizují destruktivní zkoušky např. z důvodu ověření správnosti závěrů, vyvozených z předešlých nedestruktivních zkoušek a stavebních průzkumů daného objektu.

36

5. Praktický příklad zkoušky

5 PRAKTICKÝ PŘÍKLAD ZKOUŠKY 5.1 Úvod Účelem praktické zkoušky je porovnání hodnot získaných na základě destruktivních zkoušek malty a cihel a hodnot získaných zatěžovací zkouškou zděného pilíře. Z výsledků zkoušek malty a cihel se podle [13] určí výpočtová hodnota pevnosti zdiva, která se následně porovná se skutečnou hodnotou naměřenou v lise. Dále budou vyhodnoceny nedestruktivní zkoušky malty a cihel a budou porovnány s výsledky zjištěnými destruktivními zkouškami. Samotná zatěžovací zkouška zděného pilíře bude probíhat v určitých intervalech, během nichž budou měřeny deformace, až do úplného porušení.

5.2 Popis jednotlivých zkoušek 5.2.1

Zkouška pevnosti malty v tlaku a v tahu za ohybu K výrobě trámků byla použita předem připravená suchá balená směs malty a formy

určené k tomuto účelu. Zkušebních vzorků bylo vyrobeno celkem 6 kusů s rozměry 40 x 40 x 160 mm. Zrání materiálu bylo zajištěno v kryté, přirozeně vlhké místnosti bez slunečního světla a formy byly chráněny proti nadměrnému úniku vlhkosti PE-fólií. Zkoušení vzorků proběhlo po uplynutí 28 dní, nezbytných pro dosažení deklarované pevnosti malty. První zkouškou byla zkouška pevnosti malty v tahu za ohybu. Před samotným zkoušením byly jednotlivé vzorky změřeny, zváženy a označeny (Tab. 5.1). Ke zkoušce byl použit přístroj FORM+TEST Prüfsysteme. Pevnost malty v tahu za ohybu se stanoví tříbodovým zatěžováním trámečku vyrobeného ze ztvrdlé malty až do jeho porušení (Obr. 5.1). Výsledná pevnost v tahu za ohybu se určí podle vztahu:

3 · · 2 ·

F…

síla, při které došlo k porušení zkoušeného vzorku

l…

vzdálenost podpor (l = 100 mm)

(rov. 5.1)

37

5. Pr Praktický přík íklad zkoušky ky

b…

šířkaa zzkoušeného ho vzorku (b = 40 mm)

h…

výška ka zkoušeného ého vzorku (hh = 40 mm)

Tímto to způsobem m se zjistí pe pevnost v tahu ahu za ohybu bu jednotlivýc vých zkušební bních vzorků,, z nichž se ná následně určí rčí průměrná ná hodnota.. Výslednou V u hodnotouu zzkoušky byla by pevnost st ma v tahuu zza ohybu Rf = 2,5 MPa malty Pa.

Obr. 5.1 Zkou kouška pevnosti sti malty v tahu hu za ohybu

38


Tab. 5.1 Stanovení pevnosti malty v tlaku a v tahu za ohybu

Vzorek č.

Označení po zkoušce ohybem

Šířka pro ohyb bm[mm]

1.1.1 1.

Šířka pro tlak bc [mm]

1.1.2

Hmotnost m [g]

Objemová hmotnost -3 ρ [kg.m ]

Síla pro ohyb Fm [kN]

39,71

159,16

159,16

653,92

1,070

1.2.2

159,66

159,66

657,86

8,98 2,65 8,47 9,11

1,050

2,63 14,45

39,85 38,60

Pevnost v tlaku Rc,i [MPa]

13,81 39,36

39,99

1.3.1

Pevnost v ohybu Rf,i [MPa]

13,43

37,91 38,62

Síla pro tlak Fc [kN] 13,59

39,62

1.2.1

3.

Délka l [mm]

37,82 38,51

2.

Výška h [mm]

9,03

13,77 39,81

159,81

159,81

650,76

8,64

1,163

2,85

1.3.2

37,85

13,90

9,18

2.1.1

38,41

13,56

8,83

4.

39,13 2.1.2 2.2.1

5.

39,46

159,02

647,64

1,062

2.2.2

158,95

158,95

637,40

2.3.2

8,58

1,044

2,50 13,56

39,69 39,60

8,71

13,43 39,88

39,37

2.3.1

2,61 13,50

39,12 39,34

6.

159,02

38,74

8,61

14,10 39,62

159,13

159,13

637,37

8,88

1,111

40,24

2,68 14,45

8,98

Tab. 5.2 Vyhodnocení zkoušky pevnosti malty v tlaku a v tahu za ohybu Statistické vyhodnocení zkoušky dle ČSN ISO 13 822 Hodnota Hodnota Označení pevnosti pevnosti Jednotka v ohybu v tlaku

Statistická veličina Aritmetický průměr

mx

2,7

8,8

[ MPa ]

Výběrová směrodatná odchylka

sx

0,11

0,23

[ MPa ]

Počet platných vzorků

n

6

12

[-]

Variační součinitel

Vx

4,07

2,61

[-]

Součinitel odhadu 5% kvantilu

kn

1,77

1,71

[-]

Charakteristická pevnost malty v tlaku a v tahu za ohybu

fck

2,5

8,4

[ MPa ]

Druhou zkouškou bylo stanovení pevnosti malty v tlaku. Při porušení jednotlivých trámečků při předešlé zkoušce vznikly pokaždé dvě části, které byly využity pro zkoušku pevnosti v tlaku. Zkouška byla prováděna na témže přístroji jako zkouška pevnosti v tahu za ohybu. Zkoušeny byly vzorky o rozměrech 40 x 40 x 40 mm. Po porušení krychle byla zaznamenána hodnota maximální síly F. Porušený vzorek měl charakteristický tvar (Obr. 5.3). Pro určení výsledné pevnosti malty v tlaku byl použit vztah:

(rov. 5.2)

39


F…

síla, při které došlo k porušení zkoušeného vzorku

A…

obsah plochy, která vzdoruje síle F

Obr. 5.2 Zkoušení pevnosti malty v tlaku

U každého vzorku byla spočítána pevnost v tlaku, z které se následně určila průměrná hodnota. Výslednou hodnotou zkoušky byla pevnost malty v tlaku Rm = 8,4 MPa. Podle [15] byla tato malta zařazena do pevnostní třídy M7,5. Kritérium pro maltu třídy M7,5 je: 7,5 8,4 10

Obr. 5.3 Porušený vzorek malty

40


5.2.2

Zkouška pevnosti cihel v tlaku Ze 3 náhodně vybraných cihel plných pálených byly na kotoučové pile nejprve na-

řezány 3 x 4 zkušební krychle o rozměrech 50 x 50 x 50 mm. Ty byly následně zváženy, změřeny a označeny číslem (Tab. 5.3). U vzorků byla patrná odlišná kvalita vypálení cihel, která měla následně vliv na jejich pevnost v tlaku. Ke zkoušce byl použit tentýž přístroj, jako v případě zkoušení malty. Po porušení testovaného vzorku byla zaznamenána maximální síla F, poté byla vyhodnocena pevnost v tlaku rovněž podle vztahu (rov. 5.2). Tato hodnota musela být redukována součinitelem δ, který zohledňuje výšku a šířku zdicích prvků. V našem případě nabývá hodnoty δ=0,85. Z důvodu odlišné kvality vypálení cihel u zkoušených vzorků byly tyto 3 sady těles vyhodnoceny zvlášť. Výslednou hodnotou zkoušky byla normalizovaná pevnost cihel v tlaku Rc1=22,5 MPa, Rc2=18,1 MPa, Rc3=13,3 MPa. Tab. 5.3 Stanovení pevnosti cihel v tlaku Objemová hmotnost Síla F [kN] ρ [kg.m-3]

Pevnost v tlaku Rc [MPa]

Vzorek č.

Šířka b1 [mm]

Šířka b2 [mm]

Výška h [mm]

Hmotnost m [g]

1.1

50,01

49,31

50,03

215,3

1745,1

67,66

23,32

1.2 1.3 1.4

49,74 50,08 49,58

50,16 50,23 50,50

49,44 49,41 49,66

214,5 217,9 216,7

1738,9 1753,1 1742,8

69,45 68,13 66,95

23,66 23,02 22,73

2.1 2.2 2.3 2.4

49,16 48,92 49,72 49,43

49,61 49,62 49,64 49,32

49,83 49,93 50,17 49,62

215,3 211,9 217,8 215,2

1771,6 1748,3 1758,9 1779,0

54,08 54,21 55,92 52,46

18,85 18,98 19,26 18,29

3.1 3.2 3.3

49,94 49,82 50,41

50,06 50,11 49,76

49,91 49,97 50,01

212,2 209,7 213,0

1700,7 1681,0 1698,0

42,00 46,78 50,67

14,28 15,93 17,17

3.4

50,26

49,94

50,10

213,6

1698,6

43,56

14,75

Tab. 5.4 Vyhodnocení zkoušky pevnosti cihel v tlaku Statistické vyhodnocení zkoušky dle ČSN ISO 13 822 Statistická veličina

Označení

Hodnota Hodnota Hodnota Jednotka vzorku č. 1 vzorku č. 2 vzorku č. 3

Aritmetický průměr

mx

23,2

18,8

15,5

[ MPa ]


sx

0,40

0,41

1,29

[ MPa ]


n

4

4

4

[-]


Vx

1,72

2,18

8,32

[-]


kn

1,83

1,83

1,83

[-]

Charakteristická pevnost cihel v tlaku

fck

22,5

18,1

13,3

[ MPa ]

41


5.2.3

Zkouška pevnosti zděného pilíře v tlaku Pro zkoušku pevnosti zdiva v tlaku a praktické použití některých metod diagnostiky

zděných konstrukcí byl použit zděný pilíř zhotovený na Ústavu stavebního zkušebnictví Fakulty stavební VUT v Brně. K jeho výrobě byla použita předem namíchaná balená maltová směs a 24 kusů náhodně vybraných plných pálených cihel. Před samotným zděním byly všechny cihly dočasně ponořeny do vodní lázně, aby nadměrně neabsorbovaly vodu z čerstvé malty a nedošlo tak k nežádoucímu snížení pevnosti malty. Rozměry pilíře jsou 290 x 290 x 890 mm (Obr. 5.4). Zkoušky byly prováděny po uplynutí 28 dnů od postavení pilíře, nezbytných k dosažení předepsané pevnosti malty. Po tuto dobu byl pilíř umístěn v zastřešené místnosti s přirozenou vlhkostí a stálou teplotou.

Obr. 5.4 Schéma pilíře

Stanovení pevnosti cihel pomocí tvrdoměrné zkoušky Pro tuto zkoušku byl použit tvrdoměr Schmidt LB (Obr. 4.9) pro zkoušení cihelných zdicích prvků. Nejprve bylo zapotřebí povrch pilíře sbrousit a očistit v místech uvažovaných zkušebních míst (Obr. 5.5). Na každé straně pilíře byla vybrána 3 zkušební místa, která byla očíslována. Před samotným zkoušením bylo nutné pomocí lisu, pro přiblížení se reálnému stavu v konstrukci, vyvolat v pilíři napětí odpovídající přibližně 10% pevnosti

42


cihel. Poté bylo provedeno 12 měření na každém předem vybraném zkušebním místě. V případě, že se některé hodnoty odrazu lišily od celkového aritmetického průměru v daném zkušebním místě o více než 20%, byly vyloučeny a výsledná pevnost se spočítala na základě kalibračního vztahu z aritmetického průměru zbývajících platných hodnot odrazu (rov. 5.3). Výsledkem tvrdoměrné zkoušky byla pomocí tvrdoměru Schmidt LB zjištěna pevnost cihel v tlaku Rc=14,6 MPa (Tab. 5.6). , 0,956 · 5,444

Obr. 5.5 Sbroušení povrchu cihel

(rov. 5.3)

Obr. 5.6 Úprava spár

43


Tab. 5.5 Hodnoty získané pomocí tvrdoměrné zkoušky Zkušební místo

Hodnoty odrazů

Prům. hodnota odrazu

Opravená prům. hodnota odrazu

Pevnost cihel v tlaku Rc [MPa]

27,6

28,1

21,4

25,2

25,2

18,6

22,8

22,8

16,3

29,5

29,5

22,8

26,2

26,0

19,4

20,8

20,8

14,4

28,6

28,6

21,9

29,1

29,1

22,4

28,2

28,2

21,5

22,4

22,4

16,0

22,3

22,3

15,8

30,1

30,1

23,3

32 32 31 24 24 23 34 28 33 22 22 26 1

28 24 26 22 23 29 24 27 26 25 23 25 2 24 24 23 25 20 20 24 24 20 21 25 23 3 33 28 26 28 26 31 27 32 31 30 32 30 4 31 20 22 22 34 29 25 24 27 30 23 27 5

20 22 19 20 20 19 19 24 21 23 23 19 6 25 29 29 26 28 33 28 28 30 27 33 27 7 29 26 34 25 33 30 27 28 33 27 26 31 8 23 29 28 31 33 28 29 31 30 25 26 25 9 23 25 23 23 22 22 23 21 22 23 23 19 10 24 21 21 21 23 22 23 26 20 23 21 22 11 32 27 30 30 25 27 27 32 33 36 33 29 12

44


Tab. 5.6 Vyhodnocení tvrdoměrné zkoušky Statistické vyhodnocení zkoušky dle ČSN ISO 13 822 Statistická veličina

Označení

Hodnota

Jednotka


mx

19,5

[ MPa ]


sx

3,16

[ MPa ]


n

12

[-]


Vx

16,21

[ MPa ]


kn

1,71

[ MPa ]

Charakteristická pevnost cihel v tlaku

fck

14,6

[ MPa ]

Stanovení pevnosti malty ve spárách pomocí vrtačky Zkouška byla prováděna za použití elektrické vrtačky s označením PZZ 01 (Obr. 5.7). Nejprve bylo zapotřebí spáry v místech zkušebních vrtů upravit (Obr. 5.6). Z důvodu krátké existence zděného pilíře nebylo nutné spáry vysekávat či vyškrabávat až do předepsané 20mm hloubky za líc zdiva, jelikož nedošlo ke karbonataci vlivem dlouhodobého přístupu oxidu uhličitého a malta vizuálně vykazovala vysokou pevnost. Bylo vybráno celkem 6 zkušebních míst, na každém byly realizovány tři vrty.

Obr. 5.7 Vrtání vrtačkou PZZ 01

Na vrtačce byl nastaven stupeň číslo 1 z důvodu použití obecného kalibračního vztahu. Vrty byly prováděny v ložných spárách (sevření spáry) ve vzájemné vzdálenosti přibližně 40 mm od sebe a nejméně 50 mm od hrany zdiva. Po dokončení vrtů na jednom 45


zkušebním místě byla změřena hloubka a z těchto tří hodnot byla určena průměrná hloubka vrtu d s přesností na 1 mm. Z této hodnoty se podle kalibračního vztahu (rov. 5.4) vypočítala pevnost malty v tlaku. Ze všech 6 zkušebních míst pak byla určena průměrná pevnost malty v tlaku. Vzhledem k tomu, že žádný z vrtů se od průměrné hloubky vrtu d v daném zkušebním místě nelišil o více než 30%, nebylo nutné žádný vrt vyloučit a nahradit novým. Výslednou hodnotou této zkoušky byla zjištěná pevnost malty v tlaku fm,e=4,8 MPa. , 288,21 · ,

(rov. 5.4)

Tab. 5.7 Hodnoty získané pomocí vrtací metody Zkušební místo 1 2 3 4 5 6

Hloubka jednotlivých vrtů di [mm] 16,4

15,5

19,3

16,9

17,2

17,8

14,3

20,1

14,9

16,9

18,1

16,6

14,3

12,9

13,7

16,5

14,3

17,2

Hloubka vrtu d [mm]

Pevnost malty v tlaku fm,e [MPa]

17

5,6

17

5,5

16

5,9

17

5,6

14

7,7

16

6,2

Tab. 5.8 Vyhodnocení zkoušky pevnosti malty ve spárách Statistické hodnocení zkoušky dle ČSN ISO 13 882 Statistická veličina

Označení

Hodnota

Jednotka


mx

6,1

[ MPa ]


sx

0,82

[ MPa ]


n

6

[-]


Vx

13,44

[-]


kn

1,77

[-]

Charakteristická pevnost malty v tlaku

fck

4,8

[ MPa ]

46


Stanovení pevnosti zděného pilíře v tlaku Principem této zkoušky je zatěžování zděného pilíře silou kolmou k ložným spárám až do porušení. Po odečtení hodnoty síly v okamžiku porušení se spočítá tlakové napětí, při kterém došlo k destrukci zkušebního tělesa [15].

Obr. 5.8 Zatěžování pilíře plochým lisem EDU 400

Zděný pilíř o rozměrech 290 x 290 x 890 mm byl z dolní i horní strany opatřen dřevovláknitými deskami, které zlepšovaly rovnoměrný roznos síly z lisu do samotného pilíře. Zatěžování bylo realizováno plochým lisem EDU400 s rozsahem hodnot 0 – 2000 kN a 0 – 4000 kN (Obr. 5.8). Po zatížení na hodnotu rovnající se přibližně 10 % pevnosti cihel proběhlo výše popsané stanovení pevnosti cihel pomocí tvrdoměrné metody a stanovení pevnosti malty ve spárách pomocí vrtačky. Následně byl zkušební pilíř odtížen, aby se eliminovaly veškeré deformace a mohly být osazeny terčíky pro měření podélných přetvoření. Na každé straně pilíře bylo osazeno 5 terčíků ve vzájemných vzdálenostech 200 mm (Obr. 5.4). K jejich upevnění byl použit vosk, letlampa a měřicí základna, jejíž délka je shodná s délkou nosného rámu. Deformace byly měřeny vždy po ustálení zatěžovací síly v jednotlivých krocích pomocí digitálního úchylkoměru, upnutého do přenosového rámu

47

5. Pr Praktický přík íklad zkoušky ky

s jedním j pevn evným a druh ruhým pohyb yblivým hrote rotem (Obr.. 55.9). Vzdále álenost posun sunu hrotu je me mechanicky y ppřenášenaa nna úchylkom koměr jako změna zm čtení. ní. Před začáátkem měřen ení je nutné né pr provést kalibr libraci měřené ené délky pom omocí srovná návacího etal talonu (invaro arová tyč s určenou ur déllko [19]. Odečet kou) Od deform rmací byl pro proveden s přesností pře naa ti tisíciny milim ilimetru za pomoci po digiitál tálních indika ikačních hodin dinek. Grafick fický průběh h deformací d í je znázorněnn v příloze B. B

Ob 5.9 Měření Obr. ení deformací pomocí po sázecího ího deformetru

Zatíže ížení působíí ro rovnoměrně n na horníí a dolní ploch ochu tělesa.. Za Zatížení see stejnoměrně st n zvy zvyšuje tak, k, aby a porušen šení tělesa na nastalo po o (15 (1 až 30)) m minutách ood začátku u zatěžování. z ní. Za Zatěžovací í sí síla se postu stupně zvyšuj šuje nejméně n ve třech stejných st stup stupních až do dosažení ní 0,5 0,5násobku u očekávané o é ppevnosti v tlaku. tla Po dosažení dos každé ždého stupně n působí po o dobu d (2±1) 1) mi minut konstan tantní síla, aby ab se zaznam namenaly úda daje deforme metrů. Po dok okončení měřření na poosle sledním stupn pni se zatěžov žovací síla dále dál zvyšujee konstantní k í ry rychlostí až ddo porušen ení [15].

48


Tab. 5.9 Hodnoty měřených deformací Relativní deformace [mm]

Absolutní deformace [mm]

Síla F [kN]

Síla F [kN]

Označ. místa 0

100

200

100

250

100

300

0

100

200

100

250

100

300

1A - 1B

0,869

0,880

0,899

0,890

0,983

0,925

1,025

0,000

0,011

0,030

0,021

0,114

0,056

0,156

1B - 1C

0,933

0,950

0,984

0,973

0,998

0,975

1,003

0,000

0,017

0,051

0,040

0,065

0,042

0,070

1C - 1D

0,317

0,365

0,416

0,386

0,462

0,416

0,488

0,000

0,048

0,099

0,069

0,145

0,099

0,171

1D - 1E

0,374

0,429

0,487

0,452

0,526

0,475

0,551

0,000

0,055

0,113

0,078

0,152

0,101

0,177

2A - 2B

0,179

0,388

0,674

0,592

0,929

0,802

1,015

0,000

0,209

0,495

0,413

0,750

0,623

0,836

2B - 2C

0,334

0,411

0,483

0,437

0,541

0,475

0,577

0,000

0,077

0,149

0,103

0,207

0,141

0,243

2C - 2D -0,799 -0,732 -0,636 -0,673 -0,566 -0,642 -0,521 0,000

0,067

0,163

0,126

0,233

0,157

0,278

2D - 2E

0,099

0,136

0,255

0,191

0,342

0,250

0,396

0,000

0,037

0,156

0,092

0,243

0,151

0,297

3A - 3B

0,315

0,479

0,707

0,632

0,956

0,839

1,076

0,000

0,164

0,392

0,317

0,641

0,524

0,761

3B - 3C

0,340

0,450

0,570

0,508

0,699

0,592

0,738

0,000

0,110

0,230

0,168

0,359

0,252

0,398

3C - 3D

0,186

0,243

0,319

0,271

0,390

0,318

0,431

0,000

0,057

0,133

0,085

0,204

0,132

0,245

3D - 3E -0,009 0,048

0,120

0,074

0,186

0,117

0,229

0,000

0,057

0,129

0,083

0,195

0,126

0,238

4A - 4B

0,331

0,369

0,428

0,390

0,499

0,445

0,546

0,000

0,038

0,097

0,059

0,168

0,114

0,215

4B - 4C

0,481

0,498

0,531

0,502

0,564

0,529

0,592

0,000

0,017

0,050

0,021

0,083

0,048

0,111

4C - 4D -0,912 -0,865 -0,825 -0,872 -0,731 -0,830 -0,728 0,000

0,047

0,087

0,049

0,181

0,082

0,184

4D - 4E -0,052 -0,008 0,055

0,044

0,107

0,065

0,164

0,102

0,203

0,013

0,112

0,050

0,151

0,000

Tab. 5.10 Průměrné deformace Průměrné absolutní deformace [mm] Označ. místa

Síla F [kN] 0

100

200

100

250

100

300

A-B

0,000

0,106

0,254

0,203

0,418

0,329

0,492

B-C

0,000

0,055

0,120

0,083

0,179

0,121

0,206

C-D

0,000

0,055

0,121

0,082

0,191

0,118

0,220

D-E

0,000

0,048

0,126

0,080

0,189

0,120

0,229

Průměr 0,000

0,066

0,155

0,112

0,244

0,172

0,286

Porušení pilíře nastalo při dosažení hodnoty F = 615 kN. Průměrná pevnost zdiva v tlaku f = 7,31 MPa se spočítala podle (rov. 5.5), následně byla podle (rov. 5.6) určena charakteristická pevnost zdiva v tlaku fk = 6,09 MPa a podle (rov. 5.7) návrhová pevnost zdiva v tlaku fd = 3,05 MPa. 49


(rov. 5.5)

Fmax… síla, při které došlo k porušení zkoušeného vzorku A…

obsah plochy, která vzdoruje síle F

γm…

1,2

(rov. 5.6)

(rov. 5.7)

dílčí součinitel spolehlivosti zdiva; dle [14] uvažujeme γm = 2,0

Obr. 5.10 Vznik prvních trhlin

50


Obr. 5.11 Porušení zděného pilíře

51


5.3 Výpočet pevnosti zdiva dle ČSN EN 1996-1-1 Charakteristická hodnota pevnosti zdiva v tlaku se spočítá jako: K…

· , · ,

(rov. 5.8)

konstanta, závislá na druhu zdiva; pro zdicí prvky skupiny 1 a obyčejnou maltu nabývá hodnoty K = 0,55, kterou musíme vynásobit hodnotou 0,8 z důvodu přítomnosti podélné spáry po celé délce rovnoběžné s lícem stěny

fb…

normalizovaná pevnost v tlaku zdicích prvků v MPa ve směru působícího tlaku od účinků zatížení, neuvažuje se větší než 75 MPa

f m…

pevnost malty v tlaku v MPa, nejvýše se uvažuje menší z hodnot 2fb nebo 20 MPa

Návrhová pevnost zdiva v tlaku se spočítá podle (rov. 5.7).

Druhou možností je výpočet podle [17]. Výpočet pevnosti dle této normy se liší ve vztahu (rov. 5.8, rov. 5.9) hodnotou exponentů, jejichž hodnota závisí na tloušťce ložných spár a druhu malty. Další odlišností je hodnota dílčího součinitele zdiva γm, který závisí na řadě parametrů zohledňujících stav posuzované konstrukce. Charakteristická pevnost zdiva v tlaku se podle [17] určí jako:

α…

· ·

(rov. 5.9)

exponent závislý na tloušťce ložných spár a druhu malty, α = 0,65 pro nevyztužené zdivo s obyčejnou nebo lehkou maltou, α = 0,85 pro nevyztužené zdivo s maltou pro tenké spáry

β...

exponent závislý na druhu malty, β = 0,25 pro obyčejnou maltu, β = 0 pro lehkou maltu a maltu pro tenké spáry

52


Návrhová pevnost zdiva v tlaku se spočítá podle (rov. 5.7), kde dílčí součinitel zdiva γm se určí ze vztahu: ! ! !

(rov. 5.10)

γm1… základní hodnota dílčího součinitele spolehlivosti, která se pro zdivo z plných cihel uložených na obyčejnou maltu rovná 2,0; v ostatních případech je nutno součinitel stanovit rozborem s ohledem na způsob zjištění pevnostních charakteristik

γm2… součinitel zahrnující vliv pravidelnosti vazby zdiva a vyplnění spár maltou:

0,85 1,2; dolní mez intervalu platí pro zcela pravidelnou vazbu a dokona-

lé vyplnění spár

γm3… součinitel zahrnující vliv zvýšené vlhkosti, pro vlhkost zdiva v intervalu od 4 % do 20 % se součinitel určí interpolací mezi hodnotami 1,0 1,25

γm4… součinitel zahrnující vliv svislých a šikmých trhlin ve zdivu v intervalu 1,0 1,4; dolní mez platí pro neporušené zdivo bez trhlin

Výpočet podle [13] byl zvolen z důvodu pozdějšího roku vydání normy a specifičtějšího zaměření pro danou situaci. Výpočet dle [17] je vhodnější v případě hodnocení stávajících konstrukcí z důvodu zohlednění parametrů týkajících se skutečného stavu zkoušeného zdiva v konstrukci. Tyto parametry jsou zohledněny právě v dílčím součiniteli γm a berou v úvahu kvalitu provedení zdiva, vlhkost a výskyt eventuálních trhlin ve zdivu. V našem případě by tak žádným způsobem výpočet neovlivnily. 5.3.1

Výpočet pevnosti na základě parametrů z DT malty a cihel Pro výpočet pevnosti byly uvažovány hodnoty získané pomocí destruktivních

zkoušek malty a cihel, jež jsou popsány v kapitolách 5.2.1 a 5.2.2. Jako výsledná pevnost cihel v tlaku byla vypočítána hodnota fb = 13,3 MPa (uvažována byla nejmenší hodnota). Výsledná pevnost malty v tlaku byla fm = 8,4 MPa. Po dosazení do (rov. 5.8) získáme charakteristickou pevnost zdiva v tlaku:

53


· , · , 0,55 · 0,8 · 13,3, · 8,4, 5,1

Návrhová pevnost zdiva v tlaku se následně spočítá podle (rov. 5.7):

5.3.2

5,1 ", ## $%& 2,0

Výpočet pevnosti na základě parametrů z NDT malty a cihel Pro výpočet pevnosti byly uvažovány hodnoty získané pomocí nedestruktivních

zkoušek malty a cihel, jež jsou popsány v kapitole 5.2.3. Jako výsledná pevnost cihel v tlaku byla vypočítána hodnota fb = 14,6 MPa. Výsledná pevnost malty v tlaku byla fm = 4,8 MPa. Po dosazení do (rov. 5.8) získáme charakteristickou pevnost zdiva v tlaku:

· , · , 0,55 · 0,8 · 14,6, · 4,8, 4,6

Návrhová pevnost zdiva v tlaku se pak spočítá podle (rov. 5.7):

5.3.3

4,6 ", '( $%& 2,0

Teoretický výpočet únosnosti tlačeného pilíře Porušení zděného pilíře nastalo při dosažení síly F = 615 kN, což po dosazení do

vztahů odpovídá návrhové pevnosti zdiva fd = 3,05 MPa. Statický výpočet únosnosti zkoušeného pilíře je podrobně rozepsán v příloze A. Výsledná únosnost byla spočítána pro dvě varianty vstupních parametrů. V první variantě byla uvažována pevnost malty a cihel zjištěná pomocí destruktivních zkoušek. Jako výpočtová pevnost zdiva byla tedy uvažována hodnota fd = 2,55 MPa. Charakteristická únosnost zděného pilíře o rozměrech 290 x 290 x 890 mm je dle statického výpočtu NRk = 367,134 kN. Návrhová únosnost zděného pilíře je NRd = 183,567 kN.

54


V druhé variantě byla uvažována pevnost malty a cihel zjištěná pomocí nedestruktivních zkoušek. Výpočtová pevnost zdiva byla tedy uvažována hodnota fd = 2,30 MPa. Charakteristická únosnost zděného pilíře o rozměrech 290 x 290 x 890 mm je dle statického výpočtu NRk = 331,140 kN. Návrhová únosnost zděného pilíře je NRd = 165,570 kN. V poslední variantě byla uvažována reálná pevnost zdiva zjištěná destruktivní zkouškou zděného pilíře. Výpočtová pevnost zdiva byla tedy uvažována hodnota fd = 3,05 MPa. Charakteristická únosnost zděného pilíře o rozměrech 290 x 290 x 890 mm je dle statického výpočtu NRk = 438,401 kN. Návrhová únosnost zděného pilíře je NRd = 219,200 kN.

55

6. Závěr

6 ZÁVĚR Diagnostika zděných konstrukcí je velice obsáhlá disciplína technického oboru. Jejím účelem je především pomocí různých metod zkoušení získat potřebné informace o stavu materiálu konstrukcí a na základě jejich znalostí dospět k požadovaným závěrům. Účelem této práce bylo zejména seznámení se s nejčastějšími a nejrozšířenějšími zkušebními metodami používanými při diagnostice zděných konstrukcí a ukázka jejich praktického použití. Dříve než je přistoupeno k samotnému zkoušení, je zapotřebí na základě požadavků rozhodnout, které metody jsou pro patřičný případ nejvýhodnější. Nedestruktivní zkušební metody jsou častou volbou pro svou relativní ekonomickou nenáročnost (pomineme-li pořizovací náklady měřicích přístrojů), jejich snadnou aplikaci, která ve většině případů neklade vysoké požadavky na čas ani prostor a dále pro jejich z hlediska statistického vyhodnocení značné množství vstupních hodnot, vedoucích k poměrně rychlým výsledkům. V neposlední řadě patří mezi výhody nedestruktivního zkoušení minimální zásah do konstrukce. Protože při použití nedestruktivních metod většinou neměříme přímo mechanicko-fyzikální vlastnosti zkoušených materiálů, je zapotřebí kalibračních vztahů. Tyto vztahy jsou pouze obecné, a proto nemůžeme správnost výsledků zaručit. Řešením tohoto problému je pak doplnění semidestruktivními, případně destruktivními zkouškami a vytvoření vlastních kalibračních vztahů. Jakýmsi přechodem mezi NDT a DT jsou metody semidestruktivní. Jedná se o metody, při nichž je zkoušená konstrukce částečně poškozena, avšak tento zásah nemá žádný vliv na funkčnost stavby. Mluvíme především o jádrových vývrtech či metodě plochých lisů, jejichž využití je podrobně popsáno v kapitole 4. Destruktivní zkušební metody znemožňují následné užívání zkoušené konstrukce, a proto je na první pohled jejich využití zdánlivě neefektivní. Avšak jak již bylo zmíněno výše, destruktivní zkoušky jsou nedílnou součástí tvorby kalibračních vztahů. Dalším neméně častým využitím těchto metod je při kontrole jakosti výrobků, ať už v laboratorních podmínkách či přímo na stavbě. Destruktivní zkoušky nám přináší nejpřesnější výsledky zkoušených prvků a jejich využití v diagnostice je naprosto nepostradatelné. Z uvedených metod byly některé aplikovány a podrobně popsány v praktickém příkladu zkoušky. 56

6. Závěr

Jako první byla provedena zkouška pevnosti malty v tlaku a v tahu za ohybu. Nejprve bylo zkoušeno 6 trámečků z malty ohybovou zkouškou. Výsledky byly zaznamenány a vyhodnoceny dle [16], [17]. Následovala zkouška pevnosti malty v tlaku, kdy bylo připraveno 12 kusů zkušebních těles ze 3 náhodně vybraných plných pálených cihel. S ohledem na rozdílnou kvalitu vypálení jednotlivých cihel byly vyhodnoceny jednotlivé výsledky zvlášť. Pro účely výpočtu pevnosti zdiva byla uvažována nejnižší hodnota pevnosti. Další zkouškou byla destruktivní zkouška pevnosti zděného pilíře v tlaku. Na pilíři byly nejprve aplikovány nedestruktivní metody zkoušky pevnosti cihel a malty. Ke zkoušce pevnosti cihel v tlaku byl použit Schmidtův tvrdoměr typu LB. Na každé straně zkušebního tělesa byla vybrána a označena 3 zkušební místa, kde následně proběhlo zkoušení tvrdoměrem. Následující zkouška pevnosti malty v tlaku probíhala za pomoci speciálně upravené vrtačky s označením PZZ 01. Na dvou protilehlých stranách pilíře byla vybrána 4 místa, kde byly pokaždé provedeny 3 vrty ve vzájemné vzdálenosti přibližně 40 mm. Po změření jednotlivých hloubek vrtů byla vyhodnocena pevnost malty v tlaku. Následně byly na pilíř osazeny terčíky sloužící k měření deformací během zatěžování. Tyto deformace byly měřeny Hollanovým sázecím deformetrem. Zatěžování probíhalo plynule v jednotlivých krocích, přičemž vždy po dosažení požadované hodnoty síly F v daném kroku bylo zatěžování pozastaveno, aby došlo k ustálení napětí a mohly být změřeny deformace. Po dosažení síly F = 300 kN bylo cyklické zatěžování ustáleno na konstantní hodnotě, došlo k odstranění terčů k měření deformací a následovalo postupné zvyšování zatěžovací síly až do porušení pilíře doprovázené vznikem charakteristických trhlin zdiva. Po vyhodnocení byla určena průměrná pevnost zdiva v tlaku. Výsledky jednotlivých zkoušek jsou uvedeny v (Tab. 6.1).

57

6. Závěr

Tab. 6.1 Srovnání výsledků

Metoda určení pevnosti

Pevnost malty v tlaku [MPa]

Pevnost cihel v tlaku [MPa]

Char. pevnost zdiva v tlaku [MPa]

Návrh. pevnost zdiva v tlaku [MPa]

Char. únosnost zděného pilíře [kN]

Návrh. únosnost zděného pilíře [kN]

Procent. srovnání pevností

Destr. zkouška pilíře

-

-

6,09

3,05

438,40

219,20

100%

Destr. zkoušky malty a cihel

8,4

13,3

5,10

2,55

367,13

183,57

84%

Nedestr. zkoušky malty a cihel

4,8

14,6

4,60

2,30

331,14

165,57

75%

Z (Tab. 6.1) je zřejmé, že hodnoty návrhové pevnosti zdiva získané výpočtem na základě parametrů NDT zkoušek nabývají nejnižších hodnot. Tato skutečnost je pravděpodobně zapříčiněna použitím obecných kalibračních vztahů. V případě DT byly parametry pevnosti cihel a malty získány přímými zatěžovacími zkouškami v laboratorních podmínkách, což vedlo k přesnějšímu stanovení zkoumaných vlastností materiálů. V (Tab. 6.1) je pro srovnání uvedena procentuální hodnota výsledných pevností. Z výsledků zkoušek vyplývá, že reálnou pevnost konstrukcí nejlépe vystihují destruktivní zkušební metody. Jejich použití v praxi je však z pochopitelných důvodů značně omezené, což vede k použití SDT či NDT. Abychom dosáhli co nejpřesnějších výsledků, je zapotřebí tyto metody vhodně kombinovat.

58

7. Seznam použité literatury

7 SEZNAM ZDROJŮ 7.1 Literatura [1]

BROŽOVSKÝ, Jiří. Nedestruktivní zkušební metody - nástroj pro hodnocení pevností stavebních materiálů a výrobků: Nondestructive testing methods - testing tool of building material/product strength : zkrácená verze habilitační práce. 1. vyd. Brno: VUTIUM, 2005, 30 s. ISBN 80-214-3056-7.

[2]

DRÁBEK, Pavel. Zdění: zednictví. 1. vyd. Praha: Grada, 2000, 138 s. Stavitel. ISBN 80-247-9038-6.

[3]

HÁJEK, Václav. Lidová stavení: opravy a úpravy. 1. vyd. Praha: Grada, 2001, 169 s. ISBN 80-247-9054-8.

[4]

HOBST, L.; ADÁMEK, J.; CIKRLE, P.; SCHMID, P. Diagnostika stavebních konstrukcí - Přednášky. Brno: FAST VUT v Brně, 2005. 124 s.

[5]

KOŠATKA, Pavel. Zděné konstrukce 1. dotisk prvního vydání. Praha: České vysoké učení technické, 2008, 145 s. ISBN 978-80-01-03463-7.

[6]

SCHMID, Pavel. Základy zkušebnictví. Vyd. 2., opr. Brno: CERM, 2004, 112 s. ISBN 80-214-2584-9.

[7]

SOLAŘ, Jaroslav. Poruchy a rekonstrukce zděných staveb. 1. vyd. Praha: Grada, 2008, 192 s. ISBN 978-80-247-2672-4.

[8]

STEHLÍK, Michal. Stanovení materiálových a přetvárných charakteristik zdiva metodou plochých lisů v kombinaci s ultrazvukovou impulsní metodou: Determination of material and deformability characteristics of masonry by means of the flat jack method combined with the ultrasonic pulse method : zkrácená verze Ph.D. thesis. 1. vyd. Brno: Vysoké učení technické, 2005, 30 s. ISBN 80-214-2974-7.

[9]

ŠKABRADA, Jiří. Konstrukce historických staveb. vyd. 1. Praha: ARGO, 2003, 395 s. ISBN 80-720-3548-7.

[10]

ŠTUMPA, Bohumil, ŠEFCŮ, Ondřej. 100 osvědčených stavebních detailů: zednictví. 1. vyd. Praha: Grada, 2011, 213 s. Stavitel. ISBN 978-80-247-3580-1. 59


[11]

WITZANY, Jiří. Poruchy a rekonstrukce zděných budov. 1. vyd. Praha: ŠEL, 1999, 309 s. ISBN 80-902-6975-3.

7.2 Normy [12]

ČSN EN 1991-1-1 Eurokód 1: Zatížení konstrukcí: Praha: Český normalizační institute, 2004, 44 s.

[13]

ČSN EN 1996-1-1: Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce. Praha: Český normalizační institut, 2007, 106 s.

[14]

ČSN EN 1996-1-1/NA ed. A: National Annex – Eurocode 6: Design of masonry structures – Part 1-1: General rules for reinforced and unreinforced masonry structures. Praha: Český normalizační institut, 2008, 6 s.

[15]

ČSN EN 1052-1 Zkušební metody pro zdivo – Část 1: Stanovení pevnosti v tlaku. Praha: Český normalizační institut, 1999, 16 s.

[16]

ČSN EN 1015-11: Zkušební metody malt pro zdivo - Část 11: Stanovení pevnosti zatvrdlých malt v tahu za ohybu a v tlaku. Praha: Český normalizační institut, 2000, 12 s.

[17]

ČSN ISO 13822: Zásady navrhování konstrukcí – Hodnocení existujících konstrukcí. Praha: Český normalizační institut, 2005, 72 s.

7.3 Internet [18]

KŮRKA, J., Nedestruktivní metody diagnostiky konstrukcí zděných železničních mostů.

[online].

[2008]

[cit.

2012-05-01].

Dostupné

z WWW:

. [19]

ŽÍDEK, L., FRANKOVÁ, V., HURTA, J. Podklady ke studiu zpracované v rámci řešení projektu FRVŠ č. 2529/2009/F1/a, kap. 4a Základy technického měření (měření

trhlin),

[online]

[2009]

[cit.

2012-04-02].

Dostupné

z WWW:

.

60


[20]

JAGA GROUP, s. r. o. asb-portal.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-10]. Dostupné z WWW: .

[21]

atelierkafka.estranky.cz. [online]. [2007] [cit. 2012-05-11]. Dostupné z WWW: .

[22]

btabrno.cz

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-11].

Dostupné

z WWW:

. [23]

ŠAFRÁNEK & RŮŽIČKA. conrad.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-19]. Dostupné z WWW: .

[24]

dartmouth.edu

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-18].

Dostupné

z WWW:

[25]

diamantovevrtani.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-10]. Dostupné z WWW: .

[26]

fkceng.com

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-11].

Dostupné

z WWW:

Dostupné

z WWW:

. [27]

flickr.com

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-05].

. [28]

Huggenberger AG, Horgen. huggenberger.com [online]. [200?] [cit. 2012-05-10]. Dostupné

z WWW:

for/longitudinal-measurements/deformeter-duedu.html>. [29]

izoblok.info

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-09].

Dostupné

z WWW:

. [30]

levnymaterial.cz

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-11].

Dostupné

z WWW:

.

61


[31]

lidovky.cz

[online].

[2012]

[cit.

2012-05-11].

Dostupné

z WWW:

. [32]

BeeOnline.cz. proxis.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-07]. Dostupné z WWW: .

[33]

BeeOnline.cz. prumysl-kamene.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-11]. Dostupné z WWW: .

[34]

STATIKON Solutions s.r.o. statikon.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-02]. Dostupné z WWW: .

[35]

SHERWOOD Media s.r.o. stavospol.cz [online]. [200?] [cit. 2012-05-10]. Dostupné z WWW: .

[36]

svet-bydleni.cz

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-04].

Dostupné

z WWW:

. [37]

unimetra.cz

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-11].

Dostupné

z WWW:

. [38]

verralia.cz

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-08].

Dostupné

z WWW:

Dostupné

z WWW:

. [39]

wikipedia.org

[online].

[200?]

[cit.

2012-05-03].

.

62

8. Příloha A – Statický výpočet zkoušeného zděného pilíře

8 PŘÍLOHA A – STATICKÝ VÝPOČET ZKOUŠENÉHO ZDĚNÉHO PILÍŘE Následující statický výpočet byl proveden z důvodu porovnání teoretické pevnosti zdiva v tlaku s pevností reálnou, zjištěnou zatěžovací zkouškou. Materiálové charakteristiky a vstupní hodnoty jsou voleny z naměřených údajů, destruktivních a nedestruktivních zkoušek. Vstupní hodnoty: h = 0,890 m

…výška pilíře

t = 0,290 m

…tloušťka pilíře

fk = 5,10 MPa

…charakteristická pevnost zdiva v tlaku získaná z parametrů DT

fk = 4,60 MPa

…charakteristická pevnost zdiva v tlaku získaná z parametrů NDT

fd = 2,55 MPa

…návrhová pevnost zdiva v tlaku získaná z parametrů DT

fd = 2,30 MPa

…návrhová pevnost zdiva v tlaku získaná z parametrů NDT

A = 0,084 m2

…zatížená celková plocha průřezu

) · 1,0 · 0,890 0,890 *

hef… vzpěrná výška pilíře

ρn …

zmenšující součinitel závislý na upevnění pilíře; pro kloubové uložení ρn = 1,0

+ ) · + 1,0 · 0,290 0,290 *

tef…

účinná tloušťka pilíře

ρ t…

součinitel podle [13]

63


Výpočet: ,

. , . , 0 . 0 . 0,002 0,002 * -

, 0,002 / 0,05 · + 0,05 · 0,290 0,0145 * 0 , 0,0145 *

Φ 1 2 ·

e i…

, 0,0145 12· (, 2(( 0,290 +

výstřednost zatížení v hlavě nebo patě pilíře

Mid… návrhová hodnota ohybového momentu v hlavě nebo patě stěny způsobeného výstředností zatížení stropů v podporách; Mid = 0 kNm Nid… návrhová hodnota svislého zatížení působícího v hlavě nebo patě stěny ehe… výstřednost v hlavě nebo v patě stěny v důsledku vodorovného zatížení; ehe = 0 m einit… počáteční výstřednost; , Φ · , A 1 2 · 5 7

మ

0,900 · ,

,మ

೐೑

,

0,002 *

(, 322

, 0,0145 12· 0,900 0,290 +

67 0,0638 60,097 0,0638 0,051 , 0,0145 0,73 1,17 · 0,73 1,17 · + 0,290

0,890 5,100 ·9 ·9 0,097 + : 0,290 5100

: ; · 1000 · 5,100 5100

, , . , 0,002 . 0,0001 0,0021 *

, 0,0021 * / 0,05 · + 0,0145 * 0 , 0,0145 *

64


,

. , < , 0 . 0 . 0,002 0,002 * -

, 0,002 · = ·

e m…

0,890 >0,290 · 0,002 0,0001 * >+ · , 0,002 · 1,0 · 0,290 +

výstřednost zatížení uprostřed pilíře

Mmd… návrhová hodnota největšího ohybového momentu v polovině výšky pilíře, plynoucího z momentů v hlavě a patě pilíře; Mmd = 0 kNm Nmd… návrhová hodnota svislého zatížení působícího v polovině výšky pilíře, včetně všech výstředných zatížení, která působí na stěnu ehm… výstřednost v polovině výšky pilíře vyvolaná vodorovně působícím zatížením; ehm = 0 m ek…

výstřednost s vlivem dotvarování

φ¶...

konečná hodnota součinitele dotvarování

Pozn. Výsledná hodnota pevnosti musí být z důvodu průřezové plochy menší než 2

1 m přenásobena součinitelem (0,7 + 3A), kde A je zatížená celková plocha průřezu v m2.

Charakteristická hodnota únosnosti NRk se v případě pevnosti získané z hodnot destruktivních zkoušek malty a cihel vypočítá jako: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 5,10 · 0,952 '?@, A'B CD Výsledná návrhová hodnota únosnosti NRd se pak spočítá: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 2,55 · 0,952 A3', #?@ CD Charakteristická hodnota únosnosti NRk se v případě pevnosti získané z hodnot nedestruktivních zkoušek malty a cihel vypočítá jako: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 4,60 · 0,952 ''A, AB( CD 65


Výsledná návrhová hodnota únosnosti NRd se pak spočítá: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 2,30 · 0,952 A?#, #@( CD Charakteristická hodnota únosnosti NRk se v případě reálné pevnosti získané z destruktivní zkoušky zděného pilíře vypočítá jako: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 6,09 · 0,952 B'3, B(A CD Výsledná návrhová hodnota únosnosti NRd se pak spočítá: - Φ · · · 60,7 . 38 0,899 · 0,084 · 3,05 · 0,952 "A2, "(( CD

66

9. Příloha B – Grafický průběh deformací zděného pilíře

9 PŘÍLOHA B – GRAFICKÝ PRŮBĚH DEFORMACÍ ZDĚNÉHO PILÍŘE Graf 9.1 Deformace A-B 350 300

Síla F [kN]

250 1 200 2 3

150

4 100 Prům. 50 0 0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

Deformace [mm]

Graf 9.2 Deformace B-C 350 300

Síla F [kN]

250 1 200 2 3

150

4 100 Prům. 50 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

Deformace [mm]

67


Graf 9.3 Deformace C-D 350 300

Síla F [kN]

250 1 200 2 3

150

4 100 Prům. 50 0 0,0

0,1

0,2

0,3

Deformace [mm]

Graf 9.4 Deformace D-E 350 300

Síla F [kN]

250 1 200 2 3

150

4 100 Prům. 50 0 0,0

0,1

0,2

0,3

Deformace [mm]

68


Graf 9.5 Průměrné deformace 350 300

Síla F [kN]

250 A-B 200 B-C C-D

150

D-E 100 Prům. 50 0 0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

Deformace [mm]

69

BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STAVEBNÍ ÚSTAV STAVEBNÍHO ZKUŠEBNICTVÍ FACULTY OF CIVIL ENGINEERING INSTITUTE OF BUILDING TESTING

Recommend Documents