Diagnostika stavebních konstrukcí

sána v projektové dokumentaci po urité dob od výstavby.
Na konstrukce p
itom psobí rozdílné vnjší vlivy (klimatické podmínky, agresivní látky,
zatížení), a proto obecný postup pro zjištní vlastností železobetonové konstrukce bude nutné
pro každý konkrétní p
ípad modifikovat. Jinými slovy, pokaždé je kladen draz pouze na
urité vlastnosti konstrukce.

5.1.2 Pehled hlavních problém
P
i diagnostice konstrukcí ze železobetonu se mžeme setkat s objekty o rzném stá
í. Jedná
se bu
o konstrukce nové, u nichž vznikla pochybnost o kvalit provedení, anebo o
konstrukce postavené p
ed dvaceti, padesáti, ale i více než sto lety.
P
i hodnocení železobetonové konstrukce je zapot
ebí poítat se znan rozdílnou kvalitou a
rozdílným stupnm degradace betonu. Musíme si uvdomit, že bhem p
ibližn 120 let
intenzivního využívání železobetonu ve stavebnictví došlo k uritým posunm v oblasti
navrhování, technologie, provádní i posuzování betonových konstrukcí. V prvé
ad je t
eba
poopravit základní pouku o rstu pevnosti betonu v ase, nebo platí pouze výjimen
v p
ípad kvalitního betonu a optimálního prost
edí. P
i praktickém provádní przkum se
však asto setkáváme s betonem, který byl nekvalitn již vyroben a jehož vlastnosti se vlivem
degradaních proces ješt zhoršily.
Každé období v minulosti je provázeno uritými negativními vlivy. V poátcích betonového
stavitelství koncem 19. st. znan kolísala kvalita vstupních surovin (cement, kamenivo).
Beton z tohoto období má vtšinou nízkou pevnost v tlaku. U staveb z této doby se asto
používal beton prokládaný kamenem, u nhož hrozí výskyt kaveren. V období po 1. svtové
válce již byla technologie betonu na slušné úrovni a vznikaly pomrn odvážné a úsporné
stavby. Tato úspornost se projevuje nap
. zmenšujícími se pr
ezy prvk a asto i klesající
kvalitou betonu v horních patrech budov (pozor p
i projektování nadstaveb). U masivních
konstrukcí, nap
. mostních opr, mže být kvalitní pouze povrchová vrstva – tzv.
pedsádkový beton, zatímco uvnit
opry se mžeme setkat s málo zhutnným až
mezerovitým betonem. Rovnž se v tomto období naplno projevila rozdílnost v p
ístupu
investor a dodavatelských firem, což ovšem platí i pro všechna další období.
Specifickým problémem období 30. až 50. let 20. st. je použití betonu s hlinitanovým
cementem. Jednalo se o materiál s rychlým nárstem pevností, což mlo p
íznivý dopad na
intenzifikaci stavebnictví. Bohužel po ase zaalo docházet k rozkladu pojiva v tchto
betonech, což mlo za následek ztrátu únosnosti konstrukcí a došlo i k nkolika vážným
haváriím. Použití hlinitanového cementu bylo zakázáno a na celém území probhla rozsáhlá
22
diagnostika objekt, u nichž bylo podez
ení na jeho použití. P
esto je pravdpodobné, že
dodnes je beton s hlinitanovým cementem v nkterých konstrukcích zabudován. Hlavním
vizuálním znakem hlinitanového betonu je rezav hndá barva pojiva.
Po 2. svtové válce došlo k rychlé a asto provizorní obnov válkou zniených objekt,
p
iemž ve stavbách zstal železobeton zasažený požárem i výbuchem. Jako p
íklad
necitlivé poválené obnovy lze uvést kamenný viadukt z roku 1868 v Brn-Chrlicích, jehož
jedno pole bylo v roce 1946 dobetonováno.
Zvláštní pozornost však zasluhuje i pozdjší budovatelské období po roce 1948, které
snad nejlépe vystihují dv slova - technologická nekáze . Souasn s nedostatenou
kontrolou kvality a obecn nízkou pracovní morálkou nelze ani u železobetonových
konstrukcí z tohoto období oekávat zázraky (samoz
ejm existují i výjimky, ale p
i
diagnostice konstrukcí je t
eba poítat vždy s horší variantou). V tomto období je nutné
ov
ovat rovnž kvalitu výztuže, nebo v dsledku nedostatku stavební oceli mohl být
projektovaný druh oceli nahrazen jiným druhem, p
ípadn v rámci jedné konstrukce mohlo
být použito více druh nosné výztuže. Velmi negativním jevem bylo „úsporné“ krytí výztuže
malou krycí vrstvou betonu, což se projevilo na vtšin konstrukcí vystavených venkovnímu
prost
edí masivní korozí výztuže. V neposlední
ad by ml posuzovatel výrazn zbyst
it
pozornost u objekt postavených obany svépomocí v rámci „Akce Z“, nebo tyto objekty
mohou skrývat nevídaná p
ekvapení.
Konen v posledním období po roce 1989 dochází postupn ke zlepšování kvality
železobetonových konstrukcí, což je dáno zejména vyšší úrovní technologie, p
ísnjšími
požadavky na kvalitu materiál a rovnž dslednjší kontrolou kvality. P
esto ani
v souasnosti nemusí být železobetonové konstrukce v po
ádku, hlavní p
íinou vad a poruch
zstává lidský faktor.
Tento p
ehled ml za cíl upozornit na úskalí, se kterými se mžeme setkat p
i
przkumech a hodnocení starších železobetonových konstrukcí. Obecn lze ješt
p
ipomenout problémy s dilataními spárami (asto nep
iznanými), nedostaten ošet
enými
pracovními spárami a poruchami souvisejícími s p
etžováním konstrukcí v minulosti. Beton
nelze hodnotit jen na základ vizuálního vzhledu, nebo povrch bývá asto upraven
vrstvou kvalitní cementové malty a rovnž malba dokáže skrýt
adu trhlin a jiných poruch.

5.2 Stav normalizace v oblasti diagnostiky železobetonu
5.2.1 Pehled norem pro diagnostiku železobetonových konstrukcí
V souasné dob prochází diagnostika železobetonových konstrukcí výraznými zmnami
souvisejícími se zavádním nových evropských norem. Tyto normy odrážejí rozvoj
diagnostických metod nedestruktivních i semidestruktivních. Bohužel termín vydání tchto
studijních materiál spadá do období soubžné platnosti starších i nových p
edpis, které se
od sebe v uritých ástech podstatn liší. Základní p
ehled norem pro zkoušení betonu
v konstrukcích je uveden na obr. 5.1.

23


Obr. 5.1 P
ehled zkušebních p
edpis pro zkoušení a hodnocení betonu v konstrukcích

5.2.2 Pvodní normy
V tomto odstavci je uveden podrobnjší popis pvodních zkušebních p
edpis pro zkoušení
betonu v konstrukcích:
•
SN 73 0038:1986 Navrhování a posuzování stavebních konstrukcí p
i
p
estavbách. Platnost této normy byla ukonena k 1.9.2005, místo ní platí SN ISO
13822.
•
SN 73 2011:1986 Nedeštruktívne skúšanie betónových konštrukcií. Norma platí pro
nedestruktivní zkoušení stavebních konstrukcí a dílc z prostého, železového a
p
edepjatého obyejného hutného betonu
•
SN 73 1370 až 76: Pro vlastní provádní jednotlivých zkoušek existuje dosud sedm
norem, ve kterých jsou popsány jednotlivé nedestruktivní metody. Pro odbr vzork
z konstrukce neexistovala v tomto pvodním systému samostatná norma, zkoušení
pevnosti v tlaku se provádlo podle SN 73 1317.

5.2.3 Nové normy
Následuje podrobnjší p
ehled nov zavádných zkušebních p
edpis pro zkoušení betonu
v konstrukcích:
•
SN ISO 13822:2005 Zásady navrhování konstrukcí - Hodnocení existujících
konstrukcí. Tato norma poskytuje obecné pokyny pro návrh oprav nebo modernizací
existujících konstrukcí. Souástí SN ISO 13822 jsou termíny a definice, postupy
hodnocení existující konstrukce vetn vývojového diagramu, postupy urení zatížení
a odolnosti konstrukce, analýza konstrukce, návrh konstrukních opat
ení, hodnocení
spolehlivosti, zpráva. Šest národních p
íloh obsahuje doplující pokyny pro
hodnocení existujících konstrukcí v R, z nichž první dv se zabývají obecnými
zásadami hodnocení a zkoušení konstrukcí a materiál, t
etí p
íloha obsahuje pokyny
pro hodnocení konstrukcí z betonu, další p
ílohy se týkají ostatních materiál.
Zkoušení a posuzování betonu v konstrukcích
SN 73 2011
Betonové
konstrukce
EN 13791
Hodnocení
betonových
konstrukcí
SN 73 1370-76
Zkušební metody
pro železobeton
SN EN 12504-1 až 4
Zkušební metody
pro beton
SN ISO 13822
Hodnocení
existujících
konstrukcí
SN 73 0038
Stávající
konstrukce
P
vodní pedpisy Nové pedpisy
24
• prEN 13791:2003 Assessment of concrete compressive strength in structures or in
structural elements (Stanovení pevnosti betonu v konstrukcích nebo ve stavebních
dílcích). Stžejní norma pro hodnocení betonu v existujících konstrukcích nebyla
dosud v R zavedena, což samoz
ejm komplikuje vyhodnocování výsledk zkoušek.
•
SN EN 12504-1:2001 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 1: Vývrty - Odbr,
vyšet
ení a zkoušení v tlaku.
•
SN EN 12504-2:2002 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 2: Nedestruktivní
zkoušení - Stanovení tvrdosti odrazovým tvrdomrem.
•
SN EN 12504-3:2005 Zkoušení betonu v konstrukcích - ást 3: Stanovení síly na
vytržení.
•
SN EN 12504-4:2005 Zkoušení betonu - ást 4: Stanovení rychlosti ší
ení
ultrazvukového impulsu.

Starší zkušební p
edpisy, reprezentované zejména dosud platnou normou SN 73 2011 [5.2],
kladou draz na nedestruktivní zkoušení betonu, p
iemž zkoušky provádné na vzorcích
odebraných z konstrukce jsou oznaeny jako doplkové. Novjší zkušební p
edpisy uvedené
v evropských normách p
ikládají vtší váhu zkouškám provedeným na odebraných vzorcích.
Poznámka: Krátce po zavedení norem SN EN 12504-1 a 12504-2 mly být zrušeny normy
SN 73 1370 až 76 s od
vodnním, že ást z nich je nahrazena normami novými a ást z nich
není ve stavební praxi prakticky používána. Proti tomuto rozhodnutí se však zvedl tak silný
odpor odborné veejnosti, že všechny jmenované normy z
stávají dosud v platnosti. Tento
zájem odborník
z ad diagnostiky ml zejm za následek, že další pijímané normy již
obsahují národní pílohy, v nichž jsou uvedeny d
ležité informace z p
vodních eských
norem zohledující specifika nosných konstrukcí vybudovaných na našem území. Za píklad
m
žeme uvést normu SN ISO 13822, která obsahuje vtší množství informací než p
vodní
SN 730038.

5.3 Požadavky na beton a ocelovou výztuž v konstrukci
P
i hodnocení existujících konstrukcí se vychází z platných norem pro navrhování a zatížení!
Pro hodnocení stávajících konstrukcí platí obecn SN ISO 13822 [5.9], na hodnocení
železobetonových konstrukcí je zam
ena „Národní p
íloha NC“ této normy, která má
informativní charakter. Zde je uveden postup pro zjišování materiálových vlastností betonu,
vlastností betoná
ské výztuže, vlastnosti p
edpínací výztuže a rovnž jsou zde uvedeny
zásady pro zesilování existujících betonových konstrukcí.

5.3.1 Vlastnosti betonu
Pevnostní t
ída betonu konstrukce se stanoví na základ:
• Dokumentace skuteného provedení a/nebo
• Vyhodnocení zkoušek betonu konstrukce.
Je však t
eba si uvdomit, že skutené vlastnosti betonu se od dokumentace mohou podstatn
lišit, a proto se doporuuje vždy provést jejich ov
ení zkouškami.
25
Charakteristické hodnoty vlastností betonu jsou uvedeny v platných normách pro navrhování.
asto vyvstane pot
eba provést porovnání betonu starších druh, znaek a t
íd s pevnostními
t
ídami uvedenými v SN EN 206-1 [5.15]. Pro p
evod platí tabulka 5.1.

Tab. 5.1 Druhy, znaky, t
ídy beton a p
evod znaení [5.9]
Beton
druh znaka t
ída T
ída pevnostní t
ída
SN 1090:1931
SN 1230:1937
SN 73
2001:1956
SN 73
6206:1971
SN 73
1201:1967
SN 73
1201:1986 SN EN 206-1
a 60 0I - (C3/3,5)
b 80 B 5 (C4/5)
c 105 0 B 7,5 (C6/7,5)
d 135 I B 10 C 8/10
B 12,5 C(9/12,5)
e 170 II - C(10/13,5)
B 15 C 12/15
f 250 III B 20 C 16/20
B 25 C 20/25
g 330 IV - (C23/28)
B 30 C 25/30
400 B 35 (C28/35)
- C 30/37
V B 40 (C30/40)
500 B 45 C 35/45
VI B 50 C 40/50
600 B 55 C 45/55
B 60 C 50/60
Poznámka: Pevnostní t
ídy uvedené v závorkách nejsou v p
íslušné norm zavedeny

5.3.2 Vlastnosti betonáské výztuže
Druh výztuže se stanoví na základ:
• Dokumentace skuteného provedení a/nebo
• Przkumu.
Vlastnosti betoná
ské výztuže v konstrukcích navržených podle d
ívjších p
edpis najdeme
v SN ISO 13822, tab. NC.2 až NC.4. Hodnoty návrhové pevnosti jsou odvozeny
26
z charakteristické meze kluzu nebo meze 0,2. Druh výztuže se vtšinou identifikuje podle
tvaru žeber. Tvary betoná
ských výztuží v minulosti u nás používaných jsou uvedeny v tab.
NC.8 téže normy. Za zmínku stojí oceli 10 472 „ISTEG“ (splétaná ze dvou hladkých
kruhových profil) a 10 512 „ROXOR“ – viz obr. 5.2. Tato výztuž nemá ani p
ibližn
kruhový pr
ez, její jmenovité rozmry a plochy pr
ezu jsou uvedeny v tab. 5.2.


Obr. 5.2 Výztuž do betonu 10 512 „Roxor“

Tab. 5.2
Rozmr tye D [mm] 10 12 14 16 18 20 22 24
Plocha pr
ezu [mm2] 48,2 69,4 94,4 123,3 156,0 192,6 233,1 277,4

Rozmr tye D [mm] 26 28 30 32,5 35 40 50 60 70
Plocha pr
ezu [mm2] 325,6 377,6 433,4 508,7 590,0 770,6 1204 1734 2360

Vlastnosti ocelí, které nejsou uvedeny v tab. NC.8 normy SN ISO 13822, se ov
í
zkouškami nebo se uvažují hodnotami pro výztuž 10 216 (E). Pokud jsou pochybnosti
v urení výztuže, lze na vhodném míst odebrat vzorky pro zkoušky. Odbr nesmí ohrozit
nosnou funkci konstrukce. Polohu a množství výztuže je t
eba uvažovat podle skutenosti.

5.3.3 Vlastnosti pedpínací výztuže
Vlastnosti p
edpínací výztuže se urí:
• Podle dokumentace skuteného provedení, pop
. z protokol o napínání;
• Podle p
edpis v dob výstavby;
• Na základ zkoušek vzork výztuže.
Vlastnosti p
edpínacích výztuží v konstrukcích navržených podle starších norem lze nalézt
v tab. NC.5. až NC.7 normy SN ISO 13822. Pro hodnocení konstrukce je rovnž dležité
stanovit sílu v p
edpínací výztuži, což je možné z dokumentace, protokolu o napínání po
výpotu ztrát nebo na základ m
ení naptí p
edpínací výztuže v konstrukci.
U starších p
edepjatých konstrukcí bývá problémem nedostatené zainjektování kabelových
kanál, což mívá za následek až úplnou korozi p
edpínací výztuže.
27
5.4 Obecné zásady nedestruktivního zkoušení betonových konstrukcí
V této kapitole je popsán obecný model zkoušení betonových konstrukcí s drazem na
nedestruktivní metody zkoušení, který vychází z SN 73 2011.

5.4.1 Zkoušené vlastnosti
Rozlišujeme vlastnosti betonu, ocelové výztuže, vlastnosti konstrukce a vady a poruchy.
A) Vlastnosti betonu konstrukce
• stejnorodost betonu
• pevnost betonu
• modul pružnosti betonu
• objemová hmotnost
• mrazuvzdornost, vodotsnost
• vlhkost betonu
• chemické vlastnosti betonu
• vlastnosti povrchových vrstev betonu

B) Vlastnosti ocelové výztuže
• množství a uložení výztuže, krytí výztuže
• koroze výztuže

C) Vlastnosti konstrukce
• únosnost a ohybová tuhost p
i statickém zatížení
• tuhost betonových vozovek p
i rázové zatžovací zkoušce
• provozn – funkní vlastnosti jako vodotsnost, mrazuvzdornost

D) Vady a poruchy
• p
ítomnost, rozsah

5.4.2 Zkušební metody
Pro nedestruktivní zkoušení se použijí nkteré z tchto metod:
• tvrdomrné metody
• ultrazvuková impulsová metoda
• rezonanní metoda
• radiometrická metoda
• radiografická metoda
• zkouška p
ídržnosti
• zkouška propustnosti povrchových vrstev pro vodu a plyny

5.4.3 Postup zkoušení a vyhodnocení výsledk na konstrukci
Zkoušení konstrukcí a vyhodnocování výsledk lze rozdlit do ty
základních etap:
28
1) shrnutí údaj
a informací o konstrukci – druh konstrukce, její úel; rozmry, stá
í, druh
použitého betonu a oceli, údaje o zatížení a užívání, základové pomry, zásahy do
konstrukce (p
estavby, opravy), popis stavu konstrukce (vady a poruchy),
2) vypracování programu zkoušení a vyhodnocení – v programu musí být uveden druh
konstrukce nebo dílce, známé údaje o použitém betonu a oceli, úel zkoušení a použité
metody, poet a rozmístní zkušebních míst, p
íprava zkušebních míst, získání
porovnávacích zkušebních tles a druhy zkoušek, postup p
i zkoumání konstrukce,
použité p
ístroje, pokyny pro vyhodnocení zkoušek (nap
. normy), rozsah a zpsob
provedení doplkových zkoušek, pokyny pro vyhodnocení vlastností konstrukce,
závaznost výsledk zkoušek jméno a kvalifikace zpracovatele programu,
3) vlastní zkoušení (nedestruktivní + doplkové) – zkušební metody se volí s ohledem na
stav konstrukce, použité materiály, tloušku konstrukce, p
ístup na konstrukci,
4) vyhodnocení vlastností konstrukce.

5.4.4 Poet zkušebních míst
Poet zkušebních míst se stanoví v závislosti na druhu a úelu zkoušek, velikosti konstrukce
(objem nebo plocha), použitých zkušebních metodách a p
edem získaných informacích o
konstrukci. V tab. 5.3 jsou uvedeny minimální poty zkušebních míst podle objemu betonu
konstrukce a podle velikosti zámsí.

Tab. 5.3 Minimální poet zkušebních míst podle objemu betonu konstrukce [5.2]
Minimální poet zkušebních míst n p
i p
edpokládané velikosti zámsi
betonové smsi v m3 Objem betonu konstrukce v m3
0,06 0,30 0,60 1,00 3,00 6,00
1 16 16 16 16 16 16
2 24 16 16 16 16 16
5 39 16 16 16 16 16
10 52 24 16 16 16 16
20 64 35 24 16 16 16
50 72 52 39 31 16 16
100 72 64 52 44 24 16
200 72 70 64 53 35 24
500 72 72 72 68 53 39
700 72 72 72 71 58 45
1000 72 72 72 72 64 52
2000 72 72 72 72 70 64
4000 a více 72 72 72 72 72 70

Nap
. pokud se jedná o konstrukci se 40 m3 betonu, který byl pravdpodobn míchán na
stavb v malé míchace, pak je podle tab. 5.2 minimální poet zkušebních míst 70. Pokud
29
ovšem stejný objem betonu byl vyroben v centrální betonárn a p
ivezen domíchávaem,
klesá minimální poet zkušebních míst na 16, což je statistické minimum pro zkoušení
konstrukce. Konstrukce o objemu menším než 1m3 nebo ploše menší než 5 m2 se zkouší
minimáln na 6 místech.

5.4.5 Místa odbru vzork pro dopl kové zkoušky
Vzorky betonu se podle SN 73 2011 z konstrukce odebírají pro získání porovnávacích
zkušebních tles na up
esnní nedestruktivních zkoušek nebo na doplkové zkoušky. Vzorky
se odebírají z míst, kde byly p
edtím provedeny nedestruktivní zkoušky. Místa pro odbr
vzork se volí tak, aby byla rozmístna rovnomrn a reprezentovala oblast nejlepší,
prmrné a nejhorší kvality betonu a aby byla z oblasti prostého nebo málo vyztuženého
betonu.
Poet zkušebních tles závisí od úelu zkoušek, velikosti konstrukce a p
ípadn stejnorodosti
betonu. Na up
esnní nedestruktivních zkoušek (zhotovení porovnávacích tles) se musí
odebrat nejmén 9 vzork. V p
ípad, že je odbr vzork pro up
esnní proveden až po
vyhodnocení nedestruktivních zkoušek na místech s nejmenší, prmrnou a nejvtší pevností
v tlaku, p
ipouští norma SN 73 2011 odbr pouze 3 vývrt. Ze zkušeností Ústavu
stavebního zkušebnictví však vyplývá, že souinitel up
esnní vypotený pouze ze t
í dvojic
pevností mže být znan zkreslený zejména v p
ípad, kdy tvrdost povrchové vrstvy není
p
ímo úmrná pevnosti betonu v tlaku.
P
i odbru vzork se musí poítat se zeslabením pr
ezu. Dutiny vzniklé po odvrtaných
vzorcích se musí vyplnit betonem o t
ídu lepším, než byl pvodní beton. Vzorky ocelové
výztuže se odebírají z míst, kde je ocel málo namáhaná a kde se dá doplnit. Z každého druhu
oceli se odeberou nejmén 3 vzorky výztuže.
5.5 Zkoušení vlastností betonu konstrukcí
Jak již bylo uvedeno v kapitole 5.2, je zkoušení vlastností betonu komplikováno dualitou
zkušebních p
edpis. V praxi je zapot
ebí ctít aktuáln platné normy, v p
ípad souasné
platnosti více obdobných norem je nutné ješt p
ed zapoetím diagnostiky stanovit, podle
které normy se budou zkoušky provádt a vyhodnocovat.

5.5.1 Stejnorodost betonu
Stejnorodost betonu konstrukce je charakteristika betonu, p
i které jsou rozdíly sledované
vlastnosti tak malé, že se dají vyjád
it jednou hodnotou, obvykle prmrnou. Pro statistické
hodnocení stejnorodosti betonu využíváme nkterou z tchto vlastností:
• Pevnost betonu v tlaku (bu
nedestruktivn nebo na vývrtech);
• Pevnost betonu v tahu;
• Rychlost ší
ení impulz ultrazvukového vlnní (rozhoduje elo impulzu);
• Objemová hmotnost.
Beton konstrukce, konstrukního prvku anebo oblasti je stejnorodý, jestliže varianí
souinitel Vx (d
íve znaený „v“) a rozdíl „D“ znak zjištných na zkušebních místech
ležících vedle sebe a nad sebou není vtší než hodnoty uvedené v tabulce 5.4.
30