Nejnavštěvovanější odborný portál pro stavebnictví a technická zařízení budov

Statické problémy přestavby historického městského domu

Při rekonstrukci areálu radnice okresního města bylo rozhodnuto zásadně přestavět stávající zchátralý řadový objekt. Dům se nacházel v historické zóně města, části domu byly chráněny památkovou péčí – jednalo se o středověké sklepy pod domem a o uliční zeď. Bylo také nutné adaptovat sklepní prostory, fasády a štítové zdi. Během prací na projektu a při vlastní realizaci bylo třeba z různých důvodů výkresy několikrát přepracovat, zčásti zcela zásadně.

1. Úvod

Nová dispozice objektu postavila statiky nejen před úkol zajistit po dobu výstavby stabilitu původní fasádní zdi, ale i její návaznosti na vnitřní prostory domu, včetně historických sklepů a vedlejších staveb. Nové základy byly spojeny se zesíleným původním pásovým základem pod uliční zdí.

Bylo nutné vypořádat se s protlačením sloupů deskou u nezvykle tvarovaného schodiště a také se zlepšením únosnosti a průhybu stropní konzolové části desky pomocí předpětí.

2. Popis a stav původního objektu

Původní řadový objekt sloužil kdysi jako obytný dům, byla v něm provozována i drobná řemeslnická dílna. Po zakoupení domu městským úřadem byl zde umístěn archiv a místnosti městské policie.

Obrázek 1.: Původní uliční fasáda, zčásti vyzděná z vepřovic (viz Obr. 18).
Obrázek 1.: Původní uliční fasáda, zčásti vyzděná z vepřovic (viz Obr. 18).
Obrázek 2.: Pohled na původní zchátralý dům ze dvora (viz Obr. 19).
Obrázek 2.: Pohled na původní zchátralý dům ze dvora (viz Obr. 19).

Jednalo se o zděný (cihly, vepřovice) řadový dvoupodlažní podsklepený dům s dřevěnými trámovými stropy a se sedlovou střechou, krytou plechovými šablonami.

Hlavní fasáda domu směřovala do úzké uličky, spojující obě hlavní náměstí města, zadní fasáda byla obrácena do radničního dvora – Obr. 1, 2. Protože vzhled hlavní uliční fasády nebylo možné měnit a bylo také třeba zachovat historické sklepní prostory, požádal Státní památkový ústav o jejich citlivou sanaci a jejich včlenění do nové stavby.

Vzhledem ke stáří objektu (zjištěný rok stavby 1569), intenzivnímu využívání, stavebně-statickému stavu (nevhodnému stavebnímu materiálu, deformacím stropů, krovu, schodiště atd.) bylo nezbytné zajistit jeho téměř celkové odstranění (mimo hlavní fasádní zeď) a novou výstavbu. Při výstavbě byla zajištěna bezpečnosti obou štítů dříve opravovaných domů po levé a pravé straně prováděné stavby a oprava či náhrada podzemních vedení. Pro upřesnění vzájemných výškových úrovní byly nejprve vedeny vrty přes zdivo štítů, přes které byly později provedeny průchody do přilehlých objektů – Obr. 3, 4.

3. Návrh rekonstrukce

Mimo fasádu do ulice a sklepů byl dům opatrně zbourán; nový návrh dispozice pak respektoval požadavky památkové péče. Protože bylo účelné propojit dům s vedlejšími, úřadem také používanými objekty, bylo dohodnuto vhodně upravit výškové úrovně nových stropů.

Fasádní zeď byla zachována a staticky zajištěna svislým předepnutím pomocí lan – monostrandů ø 15,5 mm [1].

Obrázek 3.: Úprava dvojitého průchodu do přilehlého objektu u levého štítu.
Obrázek 3.: Úprava dvojitého průchodu do přilehlého objektu u levého štítu.
Obrázek 4.: Pohled na štít objektu po pravé straně po bouracích pracích.
Obrázek 4.: Pohled na štít objektu po pravé straně po bouracích pracích.

Vlastní stavba byla navržena a realizována s mohutnými, zčásti předpjatými roštovými základy, kryjícími i původní sklepní prostor [2].

Obrázek 5.: Fasádní zeď po odbourání vnitřních částí domu. Tato zeď byla stabilizována svislým předpětím [1].
Obrázek 5.: Fasádní zeď po odbourání vnitřních částí domu. Tato zeď byla stabilizována svislým předpětím [1].
Obrázek 6.: Původní vstup do středověkých sklepů, které byly po rozsáhlé opravě zachovány [2].
Obrázek 6.: Původní vstup do středověkých sklepů, které byly po rozsáhlé opravě zachovány [2].

Výše byl použit vnitřní monolitický železobetonový skelet se zděnými obvodovými stěnami, s kruhovými sloupy, lokálně podepřenými stropními deskami a polokruhovým schodištěm.

Krov byl proveden jako jednoduchá krokvová soustava, opřená o předpjatou stropní desku nad 3. NP., pro střešní plášť byly použity krytinové šablony.

4. Přestavba základů

Staré základy (mimo sklepů – Obr. 6) byly odbourány. Byl použit pouze původní základ pod památkově chráněnou průčelní zdí (který nemohl být odstraněn, neboť na něm tato zeď spočívala – Obr. 5.).

Nové základy byly vybudovány jako železobetonový rošt. Zesílení starého základu bylo provedeno oboustranným přibetonováním podélných základových věnců, které byly příčnými předpínacími tyčemi tuze spojeny s původním zdivem. Pro zlepšení spojení zdiva a betonu byly použity mikrohřeby.

Hlavní nosný prvek, sloup nad klenbou sklepů, byl vynesen průvlakem roštového základu. Klenba byla na horním povrchu vyztužena nadbetonovanou kotvenou železobetonovou skořepinou – Obr. 7.

Obrázek 7.: Úprava vstupů do sklepů (v pozadí uliční fasáda) [2].
Obrázek 7.: Úprava vstupů do sklepů (v pozadí uliční fasáda) [2].
Obrázek 8.: Navázání nového zdiva na štít (viz Obr. 3).
Obrázek 8.: Navázání nového zdiva na štít (viz Obr. 3).

5. Svislé konstrukce

Jako nosné bylo použito také zdivo z bloků Porotherm (Obr. 8, 9). Prostorové ztužení stavby bylo zajištěno zděnou výtahovou šachtou s věnci po výšce, provázanými navíc i s monolitickým schodištěm – Obr. 10.

Svislé i vodorovné konstrukce monolitického skeletu byly provedeny z betonu C35/45 o konzistenci S3 vyztužené ocelí B500B.

Obrázek 9.: Schodiště při stavbě (bednění, obvodová stěna, věnec).
Obrázek 9.: Schodiště při stavbě (bednění, obvodová stěna, věnec).
Obrázek 10.: Schodiště a centrální sloup po betonáži (viz Obr. 9).
Obrázek 10.: Schodiště a centrální sloup po betonáži (viz Obr. 9).

6. Vodorovné konstrukce

Provedeny byly jako železobetonové lokálně podepřené desky o maximálním rozpětí 6,25 m, vyztužené ve dvou směrech na sebe kolmých (Obr. 11, 12). Poněvadž bylo (z architektonických důvodů) pod podstřeším navrženo značné konzolové vyložení stropní desky, zatížené na okraji hmotností krovu a střechy, bylo zapotřebí pro redukci průhybů zmíněné desky použít předpětí. Trasování předpínacích lan – monostrandů ø 15,5 mm (Obr. 13, 14, 15 a 16) bylo zvoleno ve tvaru pěti překrývajících se příčných smyček s kotvením obou konců lan na okraji konzolové části desky a z šesti lan podélných v přilehlém sloupovém pruhu. Předepnutí sloupového pruhu vytvořilo skrytý předpjatý příčník ve stropní desce, ke kterému bylo možno bezpečně připnout příčná konzolová lana stabilizující konzolu z hlediska průhybů. Přepínací lana byla před betonáží fixována v armokoši. Napínání lan na síly cca 200 kN proběhlo úspěšně [3, 5, 8].

Obrázek 11.: Výztuž stropu nad 3. NP u dvorní fasády. Osazená ocelová hlavice (šipka).
Obrázek 11.: Výztuž stropu nad 3. NP u dvorní fasády. Osazená ocelová hlavice (šipka).
Obrázek 12.: Výztuž stropu nad 3. NP – nad uliční fasádou – předepnutá konzola vpravo – viz Obr. 13, 14.
Obrázek 12.: Výztuž stropu nad 3. NP – nad uliční fasádou – předepnutá konzola vpravo – viz Obr. 13, 14.

Obrázek 13.: Příprava na předpínání konzoly stropu nad 3. NP.
Obrázek 13.: Příprava na předpínání konzoly stropu nad 3. NP.
Obrázek 14.: Ukotvení předpínacích lan na okraji konzoly (šipka). Osazen krov.
Obrázek 14.: Ukotvení předpínacích lan na okraji konzoly (šipka). Osazen krov.

Obrázek 15.: Vedení předpínacích lan (smyčky ve tvaru U). Nahoře uliční fasáda, dole fasáda dvorní. Sloupy opatřeny ocelovými hlavicemi.
Obrázek 15.: Vedení předpínacích lan (smyčky ve tvaru U). Nahoře uliční fasáda, dole fasáda dvorní. Sloupy opatřeny ocelovými hlavicemi.
Obrázek 16.: Vedení předpínacích lan v konzolové části a ve skrytém průvlaku – viz Obr. 13, 14.
Obrázek 16.: Vedení předpínacích lan v konzolové části a ve skrytém průvlaku – viz Obr. 13, 14.
Obrázek 16.: Vedení předpínacích lan v konzolové části a ve skrytém průvlaku – viz Obr. 13, 14.
Obrázek 17a.: Průhyb stropní desky bez předpětí. Viditelné jsou izolinie deformované průhybové plochy stropní konstrukce.
Obrázek 17b.: Průhyb stropní desky po předpětí. Viditelné jsou izolinie deformované průhybové plochy stropní konstrukce.
Obrázek 17.: Průhyb stropní desky bez předpětí (nahoře) a po předpětí (dole). Viditelné jsou izolinie deformované průhybové plochy stropní konstrukce.

7. Výhoda předpjaté konstrukce

Jak je patrné z Obr. 17 nebylo možné zmenšit průhyb než s použitím předpínání. I když bylo jednáno o možnosti umístit na konci desky do dispozice kovové štíhlé sloupy, byl tento návrh odmítnut, neboť tento prostor pod střechou by měl sloužit jako konferenční místnost, kde jsou podpory nežádoucí.

Obrázek 18.: Pohled na rekonstruovaný objekt z ulice. V pozadí radniční věž, stabilizovaná již dříve [4].
Obrázek 18.: Pohled na rekonstruovaný objekt z ulice. V pozadí radniční věž, stabilizovaná již dříve [4].
Obrázek 19.: Dvorní fasáda po rekonstrukci. Prostor dvora byl také upraven.
Obrázek 19.: Dvorní fasáda po rekonstrukci. Prostor dvora byl také upraven.

8. Závěr

Rekonstruovaný objekt byl úspěšně postaven – Obr. 18, 19. Úpravy sklepů, základy a předepnutí fasádní zdi byly provedeny s předstihem cca ½ roku. Na závěr lze konstatovat, že použití částečného předpětí lany bez soudržnosti – „monostrandy“ je pro konstrukce poměrně komplikovaného geometrického tvaru vhodné.

Poděkování

Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. LO1408 „AdMaS UP – Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie“ podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I“.

Literatura

  1. KLUSÁČEK L., BAŽANT Z.: Stabilizace nosných stěn svislým předpětím. Sborník z 3. konference „Zděné a smíšené konstrukce 2004“, Brno 10/2004, ISBN 80-903501-1-9.
  2. BAŽANT Z., STRNAD J.: Výstavba nových a zajištění starých základů historického objektu. Sborník z „XIV. mezinárodní sympozium Sanace“, 05/2004 Brno, 5, ISSN 1211-3700.
  3. BAŽANT Z., KLUSÁČEK L., NEČAS R.: Rekonstrukce objektu s použitím lokálně podepřených a předpjatých stropních desek. Sborník ČBS „11. Betonářské dny 2004“, Hradec Králové 12/2004, ISBN 80-903501-3-5.
  4. [BAŽANT Z., KLUSÁČEK L.: Statika při rekonstrukcích. 6. vydání (upravené). CERM s.r.o. Brno, 01/2015.
  5. BAŽANT Z., NEČAS R.: Skryté ocelové hlavice u lokálně podepřených desek. Stavitel 12/2006, 2 strany, (30–31), ISSN 1210-4825.
  6. VANĚK, T.: Rekonstrukce staveb. SNTL, Praha 1989.
  7. WITZANY, J.: Poruchy a rekonstrukce staveb. ČVUT Praha 1994.
  8. BAŽANT Z., PERLA J.: Možnosti použití skrytých ocelových hlavic sloupů u lokálně podepřených desek. Sborník ČBS „20. Betonářské dny 2013“, Hradec Králové 11/2013, ISBN 978-80-87158-34-0.
  9. BAŽANT Z., NEČAS R.: Rekonstrukce historického objektu s použitím lokálně podepřených předpjatých stropních desek a skrytých hlavic. Materiály pro stavbu. Praha, 7/2014, ISSN 1213-0311.
  10. HULLA, J. a kol.: Predpoklady a skutočnosť v geotechnickom inženierstve. Jaga Group Bratislava 2002.
English Synopsis
Static problems of rebuilding of historic city house

Within the reconstruction of town hall premises, the authorities of a district town decided to rebuild existing ramshackle group house radically. The house is located in a historic area of the city and therefore some parts of the house, namely the medieval cellars and street front, are listed. In addition, the adaptation of the underground spaces, facades and gable walls was necessary, too. In the course of designing process and also during the reconstruction works, the drawings had to be repeatedly revised, partly quite fundamentally.