Slovo statika

Představené železobetonové lodžie

Vysoká tuhost stěnových systémů panelových domů byla plnohodnotně ověřena při povodních v roce 1997, kde jedna třetina plochy základové desky byla vodou zcela podemleta a dům se nezhroutil. Tím byly reálně potvrzeny dřívější teoretické práce v otázce významného interakčního vlivu horní stavby při přenosu zatížení do podloží. Proto bylo využito interakčních souvislostí s podložím i při realizaci představených lodžií nahrazujících vysloužilé ocelové balkony panelových domů T-06B. Lodžie jsou bud' ukládány na nově vytvářené základy – zde se s interakcí neuvažuje, nebo také uložené krátkými konzolami do nosného systému panelových domů, kde je s interakcí uvažováno. Část technické veřejnosti pokládá toto technické řešení za velmi rizikové s argumentací, že lokální přetížení stávajícího základu u fasády vyvolá dodatková sedání a následně trhliny v systému horní stavby. Realizace více než 1200 objektů tyto obavy nepotvrdila.

Výpočetní model

Základový pás může být řešen jako staticky určitý nosník nebo nosník uložený na pružném podloží a zatížení horní stavby se na něj přenáší jako zcela poddajné – přizpůsobující se deformaci základového nosníku. Takový model je pro ilustraci problematiky řešen i v tomto příspěvku. Autor tohoto článku ale pokládá za výstižnější řešení jedné panelové stěny se třemi řadami otvorů, souvislým základem pružně uloženým na podloží, byt' si je vědom toho, že ještě výstižnějším by bylo prostorové řešení. Nicméně pravidelnost příčně nosného systému T-06B s osovými vzdálenostmi stěn 3,6m, míra hmoždinkových spojů ve stěnách, stropech a obvodových panelech vede k oprávněnosti zjednodušení modelu na rovinný. Podloží bylo modelováno „pružným podkladem", jednotlivým uzlům připojení stěny k podloží byly přisouzeny „pérové konstanty" z příslušejících ploch základového pásu. Protože lodžie jsou připojovány k okraji tuhé stěny, kde půdní reakce při modelu pružného poloprostoru dosahují vyšších hodnot než pod středem stěny, bylo přihlédnuto i k tomuto faktu a hodnoty modulu stlačitelnosti, resp. přepočítaných „pérových konstant" byly zvýšeny ve smyslu požadavku ČSN 731211 – Navrhování betonových konstrukcí panelových budov, čl. 2.3.2.3. Sledovaným cílem výpočtu bylo zjištění napjatosti v základovém pásu a panelové stěně, aby se ověřilo, zda zabudovaná výztuž je pro nové přitížení okraje dostatečná. Lodžiovou stěnou (délky 10,8m a výšky 8. 2,8m) oboustranně zatíženou stropy lodžií je vnášena do okraje panelové stěny, přibližně ve výši poloviny výšky nejnižšího podlaží, výpočtová síla Fd = 362 kN.

Vliv podloží

Předmětné panelové domy stojí více než třicet let. Domy založené na štěrkopískových vrstvách nebo skalnatém podloží měly konsolidaci téměř ukončenou již ve fázi kolaudace objektu, domy založené na soudržných zeminách mají po takové době také velmi vysoký stupeň konsolidace podloží. Pásové základy panelových domů jsou navíc specifické svým vzájemným propojením do pravoúhlého roštu, lze většinou využít příznivého vlivu spolupůsobení sousedních základů, na př. podle Směrnic pro zakládání panelových budov - viz / 1 / str. 194, kde q'f = qf . Ie . Součinitel „Ie" dosahuje hodnot, v závislosti na osové vzdálenosti stěn a hloubce základu, 1,0 - 1,25. V původních návrzích základů k tomu většinou nebylo přihlédnuto, je tedy často možné, nemá-li objekt nějaké charakteristické poruchy z titulu založení, bez detailnějších laboratorních průzkumů zemin, přitížit konsolidovanou základovou půdu v míře do 15%. Uvedený příklad výpočtu plošného stěnového prvku spolupůsobícího s podložím podle ověřené teorie zdokumentoval nároky na vyztužení prvků stejně jako u zjednodušeného nosníkového výpočtu. Cílem příspěvku bylo průhledné zobrazení napjatosti statické soustavy i pro stavební odborníky, kteří se speciálně nezabývají statickými nebo geotechnickými problémy, zejména z oblasti investorské sféry. Provedená analýza zdokumentovala, že původní vyztužení prvků panelového domu i základového pásu je dostatečné i po přitížení lodžiemi, vyhovující je i únosnost podloží, nebylo nutné posilování žádného prvku tohoto řetězce nosných elementů. Pokud by byl řešen jen samostatný základ bez spolupůsobení horní stavby, výpočet ukázal, že požadavky na tahové vyztužení pásu jsou až čtyřnásobné — takové řešení, kromě rozporu s reálnou skutečností, je také velmi nehospodárné.

Základový pás na pružném podkladu

Byl posouzen pás šíře 2,0m a výšky 0,6m uložený na pružném podloží. Samostatný účinek síly na okraji pásu by si vyžádal vyztužení 8 4 R16 (ocel 10505) při horním taženém líci. Takové řešení je v rozporu s reálnou skutečností, tuhá panelová stěna nemůže sledovat deformace poddajného ohybového pásu. U panelových domů s osmi nadzemními podlažími by tento přístup vyžadoval doplňkovou výztuž při horním líci.

Stěna + základový pás na pružném podloží

Stěna byla tloušťky 140mm, výšky 8 x 2,8m prolomená třemi řadami otvorů s nadpražími výšky 600mm a základ byl stejných rozměrů jako u samostatného pásu bez stěny. V dalších obrázcích jsou dokumentovány průběhy měrných sil „nz", „ny", „Tz". Je zřejmé, že tento samostatný zatěžovací stav vyvolává v části pásu blízké vnášené svislé síle tlakové měrné síly „nx, ve zbylé části pásu pak tahové síly. Z hlediska dimenzování by tento samostatný zatěžovací účinek vyžadoval vložení 2 R 16 do základového pásu. Větší hodnoty horizontálních měrných sil jsou patrné v oblasti prvého nadpraží nejnižšího podlaží, výše pak jejich hodnota klesá, obdobně jako ve vzdálenějších sloupcích otvorů. Svislé měrné síly „nz," pak výrazně rostou v prvém pilíři pod úrovní vnášené síly, nad ní pak vznikají tahy. U protějšího líce stěny vznikají pod základovým pásem a okrajů stěn rovněž tahová napětí. Ve vyšších podlažích jsou účinky vlivu vnější svislé síly velmi malé. Smykové měrné síly „Tz" jsou největší v základovém pásu prvého sloupce dveřních otvorů a v prvém nadpraží nad základem.