Oceľ je v stavebníctve dlhodobo cenená pre svoju trvanlivosť a udržateľnosť, najmä vďaka nekonečnej možnosti recyklácie. Napriek týmto výhodám však prichádza čas, kedy aj staré objekty vyžadujú rekonštrukciu. Nie každá hala je však vhodná na zásah, a to buď z technických, alebo finančných dôvodov. Ideálne by mala byť rekonštrukcia ekonomicky výhodná, efektívna a zabezpečiť dlhodobé riešenie. Proces rekonštrukcie je vždy individuálny, nakoľko história využitia ocele ako stavebného materiálu siaha viac ako stopäťdesiat rokov dozadu. Počas tohto obdobia sa menila technológia výroby aj pohľad na zabezpečenie priestorovej tuhosti konštrukčných systémov.
Odborný prístup k rekonštrukcii starých ocelí
Pre úspešnú rekonštrukciu je kľúčové zapojiť odborníkov s dlhoročnými skúsenosťami v oblasti rekonštrukcií. Spoločnosti ako Borga disponujú overenými systémovými riešeniami a stretli sa s rôznymi materiálmi s odlišnými vlastnosťami. Pri akýchkoľvek zásahoch do nosnej konštrukcie, či už ide o zmenu zaťaženia, geometrie, alebo pridanie či ubratie nosných prvkov, je zodpovedná osoba povinná vykonať prepočet konštrukcie. Rekonštrukcia starších oceľových konštrukcií si vyžaduje hlboké znalosti o použitých materiáloch, ktoré sú často získateľné len skúšobným testovaním vzoriek.
Je nevyhnutné dôkladne zvážiť všetky zásahy do nosných konštrukcií, a to tak z hľadiska riešenia spojov, ako aj celkovej stability. Pri montovaných halách je osobitný dôraz kladený na pevnosť, stabilitu a bezpečnosť oceľovej konštrukcie. Každá oceľová konštrukcia je jedinečná pre daný objekt a jeho účel. Skladá sa zo stĺpov, rámov a pomocných konštrukčných prvkov. Pred každou montážou oceľovej konštrukcie je potrebný projekt, po ktorom nasleduje vypracovanie výrobnej dokumentácie a následná výroba kompletnej oceľovej konštrukcie s dôrazom na presnosť jednotlivých komponentov.
Prípadová štúdia: Rekonštrukcia historickej továrne FILA
Spoločnosť Eurometallica Costruzioni, talianska firma so sídlom v Pettinengo, sa špecializuje na oceľové konštrukcie. Pri rekonštrukcii oceľovej konštrukcie historickej továrne FILA v Biella využili softvérové riešenia Autodesk Advance Steel a GRAITEC PowerPack for Advance Steel. Tieto nástroje zabezpečili presný a efektívny návrh, podporujúc všetky fázy projektu od modelovania konštrukcie, cez správu výrobných celkov, až po číslovanie prvkov. Projekt si kládol za cieľ zachovať pôvodnú architektonickú podobu továrne a zároveň vytvoriť novú oceľovú konštrukciu priemyselného objektu, ktorá by verné reprodukovala charakteristickú "shed" strechu pôvodnej konštrukcie.
Kľúčovým aspektom projektu bolo rozsiahle využitie spojov, vrátane štandardných aj atypických, vyplývajúcich z vysokej modularity konštrukcie. Vďaka integrovaným funkciám automatického číslovania v Advance Steel mal tím možnosť efektívne spravovať konštrukčné prvky s odlišnými značkami a špecifickými prefixmi pre jednotlivé výrobné celky.
Proces montáže oceľových konštrukcií a opláštenia
Montáž oceľových konštrukcií a ich následné opláštenie tepelnoizolačnými panelmi si vyžaduje precízne plánovanie a odborné znalosti. Základným krokom je príprava podkladov a dôkladná kontrola staveniska. Pred samotnou montážou je nevyhnutné zabezpečiť pripravenosť základov.
Následne sa oceľové prvky dopravujú na stavenisko a montujú sa pomocou žeriavov a iných zdvíhacích zariadení. Po dokončení oceľového rámu sa pristúpi k inštalácii tepelnoizolačných panelov. Po všetkých montážnych prácach je nevyhnutná kontrola kvality, ktorá overí správnosť inštalácie všetkých komponentov a ich súlad s bezpečnostnými a izolačnými požiadavkami. Správne naplánovanie a precízna realizácia sú základom úspešnej výstavby.
Detailný pohľad na konštrukciu chemickej továrne
V kontexte rekonštrukcií je zaujímavý prípad nosnej oceľovej konštrukcie halového objektu chemickej továrne, realizovaného v roku 1975. Tento objekt, aj napriek vplyvom agresívneho chemického prostredia, slúži dodnes svojmu pôvodnému účelu. Konštrukcia pozostáva z ôsmich priečnych plnostenných oceľových rámov s osovou vzdialenosťou 6,0 m a rozpätím 19,5 m, s výškou približne 28,86 m. Základný pozdĺžny pôdorysný rozmer haly je 42 m.
Stĺpy nosných rámov sú kotvené do základových pätiek pomocou kotevných skrutiek M48 × 3 s dĺžkou 1 700 mm. Rámové stĺpy aj prievlaky sú zo zváraného I-profilu s výškou 1 500 mm. Na východnej a západnej strane haly sa nachádzajú štítové steny, vytvorené zváranými stĺpmi s prierezom I. Osová vzdialenosť stĺpov v radoch je 6 000 mm.
Pozdĺžne stuženie celej haly je zabezpečené zvislým stužením a priečne vetrové stuženie v rovine strechy. Pôvodná nosná konštrukcia strechy bola tvorená siporexovými panelmi. Strecha je konštrukčne plochá so 4 % spádom. V miestach technologických priestupov je strešná konštrukcia vytvorená oceľovými nosníkmi, tvarovaným plechom a penobetónom. Podobná konštrukcia sa nachádza aj po obvode objektu.
Rekonštrukcia strechy a technologických plošín
V roku 2000 prešiel objekt rekonštrukciou strechy nad prevádzkou na výrobu LAD. Pôvodná konštrukcia stropnej dosky zo siporexových panelov bola odstránená a nahradená plechobetónovou stropnou doskou. Spolupôsobenie trapézových oceľových plechov so železobetónovou stropnou doskou nie je zabezpečené, plechy slúžia len ako stratené debnenie. Podpernú konštrukciu tvoria valcované oceľové profily IPN 180. Plechy sú uchytené k prírubám nosníkov nastrelenými kotevnými klincami.
Železobetónová stropná doska s hrúbkou 60 mm je jednosmerne vystužená zváranými sieťami. Hlavný nosný smer výstuže je kolmý na smer podperných nosníkov IPN 180. Dve kľúčové technologické plošiny sa nachádzajú na úrovni +10,20 m a +13,50 m. Tieto plošiny sú navrhnuté ako oceľové trámové konštrukcie so železobetónovou stropnou doskou, vybetónovanou do plechového debnenia. Pôvodne mali byť použité plnostenné zvárané prievlaky s výškou 1 000 mm, ktoré boli v časti plošiny +13,50 m znížené na 600 mm. Prievlaky sú pripojené k hlavným stĺpom haly pomocou skrutiek M24.
V osi haly radu B´ sú prievlaky plošín podopreté samostatnými zváranými stĺpmi. Stropné trámy sú pripojené k prievlakom montážnymi zvarmi. Celý pôdorys plošín je zakrytý profilovaným oceľovým plechom, na ktorom je vybetónovaná železobetónová doska s hrúbkou 160 mm a vrstva cementového poteru. Existuje aj množstvo menších plošín na rôznych úrovniach.
Korózia a poškodenie oceľových konštrukcií
Nosné oceľové konštrukcie v chemickej prevádzke sú vystavené agresívnemu koróznemu prostrediu, čo vedie k rôznym stupňom napadnutia koróziou. Podrobné prehliadky v rokoch 1998 a 2012 dokumentovali súčasný stav konštrukcií. V roku 2012 bol zároveň vyhotovený aj statický výpočet podľa platných technických noriem.
Na základe prehliadky z roku 1998 boli navrhnuté opravy. V pripojení prievlaku na stĺp J8 boli pôvodne odtrhnuté všetky štyri skrutky M24, ktoré boli doplnené. V mieste pripojenia nosníka na stĺp D8´ sa nachádza trhlina v priečnej výstuhe stĺpa. V pripojení prievlakov na stĺp S6 sa zvarila dlhá zvislá trhlina v stene stĺpa. V pripojení prievlaku na stĺp S5 je zvarená staršia trhlina a vedľa nej vznikajú nové. Skrutky M24 boli odtrhnuté aj v pripojení prievlaku na stĺp S5.
V pripojení prievlakov k stĺpu J6 je odtrhnutá skrutka a spodná pásnica prievlaku je skorodovaná. Skrutky boli odtrhnuté aj v pripojení prievlaku na stĺp J7. V stĺpe J5 pod pripojením prievlaku sa nachádza trhlina v stene stĺpa. Na úrovni plošiny +13,50 m bola zistená najväčšia korózia, najmä v stenách stĺpov.
V pripojení diagonály zvislého stuženia medzi stĺpmi J5 a J6 chýbajú skrutky. Pripojenie diagonály na stĺp J6 je bez skrutiek, ale zabezpečené zvarmi. V obvodovej stene medzi stĺpmi J2 a J3 je vo výške približne +18,0 m deformovaný priečnik. Na úrovni podlahy plošiny +13,5 m v styku stĺpa S8 s plošinou je stena I-prierezu stĺpa S8 výrazne skorodovaná. V mieste korózie sa vykonali merania hrúbok steny.
Rozsiahla korózia sa zistila aj na ďalších stĺpoch, napríklad stĺp J5 a J6 boli diagnostikované takmer po celej výške. Na rámovom rohu (stĺp S2) sa zistila povrchová korózia prievlaku a pomerne veľká korózia trapézových plechov strešnej konštrukcie.
V porovnaní s prehliadkou z roku 1998 vykazovala nosná oceľová konštrukcia v roku 2012 menej porúch, pričom mnohé boli odstránené, ale niektoré vznikajú opätovne. Po prehliadke v roku 1998 sa realizovali dynamické merania a odstránili sa technologické postupy spôsobujúce rezonanciu.
Moderné prístupy k návrhu a výrobe oceľových konštrukcií
Spoločnosti ako Stavomontáže, Kovo-Sklo s.r.o. sa zameriavajú na návrh oceľových konštrukcií podľa požiadaviek investora vo všetkých stupňoch projektovej dokumentácie. Oceľ je pre svoje vyvážené vlastnosti - tvrdosť, pružnosť, pevnosť, jednoduchosť obrábania a recyklovania - jedným z najpoužívanejších konštrukčných materiálov. Hlavnou výhodou oceľových konštrukcií je ich vysoká pevnosť vzhľadom k hmotnosti.
Návrh konštrukcie vychádza zo statických výpočtov autorizovaného statika podľa platných noriem a eurokódov, s prihliadnutím na požadované zaťaženie, snehové oblasti a zaťaženie vetrom. Výrobná a montážna dokumentácia sa vypracúva pomocou 3D programov ako Tekla Structures alebo Advance Steel.
Proces začína objednaním materiálu, následne sa vyrábajú jednotlivé dielce. Výroba oceľových konštrukcií je riadená v súlade s normou EN 1090-1+A1:2001 v triede prevedenia EXC2 alebo EXC3, pričom sa dodržiavajú schválené technologické a zváracie postupy. Montáž oceľových konštrukcií vykonávajú kvalifikovaní montážni pracovníci s využitím vhodných zdvíhacích a manipulačných prostriedkov.
Konštrukcie z tenkostenných oceľových profilov
V súčasnosti sa čoraz častejšie využívajú aj konštrukcie z tenkostenných oceľových profilov. Pri zhotovovaní nosnej konštrukcie steny sa k horizontálnemu U-profilu pripevnia vertikálne C profily, ktoré sú v hornej časti uzatvorené ďalším U-profilom. Profily sú spájané samoreznými skrutkami, čím sa dosahuje pevný spoj a presná konštrukcia. Nosná stena môže byť zhotovená z profilov C75, C89 a C150 s rôznou hrúbkou plechu, čo umožňuje optimalizáciu ceny. Zavetrenie konštrukcie je realizované cez diagonálne C-profily. Konštrukcia z tenkostenných profilov spĺňa požiadavky únosnosti, použiteľnosti, požiarnej odolnosti, akustiky a energetickej efektívnosti.
Pri zhotovovaní nenosnej konštrukcie steny sa postupuje podobne, pričom profily sú volené s ohľadom na akustické požiadavky. Nenosné steny sa môžu zhotovovať súčasne s nosnými. Otvory v nenosných stenách sa vystužujú profilom s väčšou hrúbkou plechu. Vrcholový stenový profil plní funkciu stužujúceho venca.
Na zhotovenie konštrukcie stropu sa používajú C-profily alebo priehradové väzníky. Podlahové nosníky môžu byť prosté alebo spojité. Vrstvy podlahy sa umiestňujú nad oceľovou rámovou konštrukciou. V prípade nevyužitého podkrovia sa strešná konštrukcia navrhuje z priehradových väzníkov, ktoré sú prispôsobené konkrétnym požiadavkám stavby. Pri využitom podkroví sa strešná konštrukcia navrhuje z kombinácie priehradových nosníkov a tenkostenných profilov.
Konštrukcie z oceľových tenkostenných profilov sú ľahké a nevyžadujú masívne základy. Optimálny typ zakladania sa určuje na základe parametrov stavby a podložia. Maximálna prípustná odchýlka základov je ± 2,5 mm. Pre spoje sa používajú nastreľované klince a oceľové rozperné kotvy. Ľahké konštrukcie z tenkostenných oceľových profilov sú riešením nielen pre novostavby, ale aj pre rekonštrukcie a nadstavby, vďaka svojej nízkej hmotnosti a rýchlej realizácii.
tags: #rekonstrukcia #ocelovej #konstrukcie