Sanácia národnej kultúrnej pamiatky Jazdiarne v Topoľčiankach

1. Úvod

Jazdiareň a koniareň Národného žrebčína v Topoľčiankach je zaradená medzi národné kultúrne pamiatky. Viac ako 100ročný objekt je stále skvostom celého areálu žrebčína.

Objekt bol v minulosti opravovaný, opravy sa týkali najmä fasádnych konštrukcií. V minulosti bola vymenená aj krytina a podhľad strechy. V roku 2010 boli spozorované trhliny v štítových stenách, ktoré nasvedčovali o namáhaní štítových stien vodorovnými silami zapríčinenými posunom strešnej konštrukcie. Tieto sily následne namáhajú štítové steny ohybom.

Po predbežnej diagnostickej prehliadke v roku 2016 sa pristúpilo v roku 2017 k sanácii nosnej konštrukcie strechy a západnej štítovej steny.

2. Jazdiareň – nosná konštrukcia strechy

Objekt jazdiarne je rozdelený na jazdiareň, stajne a predsieň. Predmetom projektu sanácie je strecha jazdiarne. Pôdorys jazdiarne má svetlú šírku 20,0 m a svetlú dĺžku 40,2 m. Z oboch pozdĺžnych strán objektu sú postavené stajne.

Strešná konštrukcia je osadená na štítové murované steny a na bočné steny – obr. 1 a 2. Výška odkvapu je 7,90 m, výška v hrebeni strechy je 15,85 m.

Hlavnú nosnú konštrukciu tvoria kombinované oceľovo-drevené väzníky v priečnych vzdialenostiach cca 3,6 m (vzdialenosti nie sú rovnaké, sú prispôsobené vikierom). Na väzníkoch sú pripojené drevené väznice, ďalej krokvy a latovanie. Na latovaní je položená keramická krytina – bobrovka.

Väzníky majú horný pás z reziva, vzpery sú liatinové, diagonály a tiahlo väzníka je z oceľových plných kruhových prierezov. Väzníky sú rovinné, v konštrukcii sa nenachádza žiadne vystužovadlo.

Obr. 1: Bočný pohľad

Obr. 2: Západná štítová stena

Obr. 3: Strecha jazdiarne

Obr. 4: Detail väzníka pri podpere

Obr. 5: Montáž priečnych vystužovadiel

Obr. 6: Detail zosilnenia väzníka

3. Poruchy strešnej konštrukcie

Boli identifikované tieto poruchy strešnej konštrukcie:

• posun celej strechy smerom k západnej štítovej stene
• nadmerný priehyb horného pása v miestach jeho nastavovania – v dvoch väzníkoch
• roztláčanie bočných stien v oblasti prvého vikiera
• naklonenie západnej štítovej steny, na ktorú sú uložené väznice

3.1 Posun strechy

Obr. 7: Posun hrebeňa strechy, väzníky nie sú v zvislej polohe

Väzníky najmä v západnej časti strechy nemajú zvislú polohu – hrebeň strechy je výrazne posunutý smerom k štítovej stene.

Strešná konštrukcia pozostávajúca zo vzájomne na seba kolmých prvkov pripájaných kĺbovo (väzník a väznice) musí byť vystužená v rovine strechy. Vystužovadlo skracuje vzpernú dĺžku tlačeného horného pása v rovine strechy a zároveň zabezpečuje prenos horizontálnych síl do bočných stien.

Súčasná konštrukcia žiadne vystužovadlo nemá. Podhľadový drevený obklad a latovanie pod krytinou sú kladené rovnobežne, takže prispievajú do tuhosti strešnej roviny veľmi málo alebo vôbec.

Z tohto dôvodu navrhujeme montáž troch priečnych strešných vystužovadiel.

3.2 Nadmerný priehyb horného pása v miestach jeho nastavovania

Dva väzníky majú horný pás nastavovaný pomocou vodorovného polovičného preplátovania. Tento prípoj bol pravdepodobne zhotovený úplne presne. Pri účinku pomerne veľkej osovej sily v páse sa prípoj deformoval, čím nastal aj priehyb horného pása v tomto uzle.

Z tohto dôvodu navrhujeme zosilnenie horného pása dvoch väzníkov drevenými príložkami.

Obr. 8: Nadmerný priehyb horného pása v mieste nastavenia

Obr. 9: Trhlina v murive v mieste uloženia väzníka

3.3 Roztláčanie bočných stien v oblasti prvého vikiera

Obr. 10: Naklonenie štítovej steny von z objektu

Deformácia väzníkov s nastaveným horným pásom sa prejavila aj vodorovným zaťažením bočných stien. Objekt nemá stužujúci železobetónový veniec ani v oblasti bočných stien ani v oblasti štítových stien.

Aby boli účinky vodorovných reakcií väzníkov na bočné murivo minimalizované, sú navrhnuté v úrovni uloženia väzníkov oceľové ťahadlá, ktoré budú účinné pri priťažení konštrukcie snehom. Pôsobenie horizontálnych síl od stáleho zaťaženia na bočné steny ostáva v súčasnom stave.

3.4 Naklonenie západnej štítovej steny

Západná štítová stena je vo svojom vrchole vo výške +16,05 m odklonená zo zvislej roviny o cca 300 mm. Je pravdepodobné, že odklonenie steny je spôsobené horizontálnymi účinkami nevystuženej strešnej konštrukcie. Podľa statického výpočtu je stena stále v stabilnej polohe, avšak zaistenie tejto polohy je nutné. Stena bude vystužená podomietkovými oceľovými výstužnými prvkami.

4. Statický výpočet a sanácia strešnej konštrukcie

Po „zoznámení sa“ s objektom a s funkciami jednotlivých nosných prvkov sme prikročili k analýze príčin vzniku nadmerných deformácií a porúch. Konštrukcia sa overuje najprv jednoduchými rovinnými neskôr zložitými priestorovými modelmi. Až keď boli zodpovedané všetky otázky pôsobenia konštrukcie, bolo možné pristúpiť k návrhu zosilnenia. Pri statickom výpočte zosilnenia treba odseparovať zaťaženia, ktoré na konštrukciu už pôsobia a zaťaženia, ktoré budú preberať nové prvky. V prípade konštrukcie s ťahadlami sa často využívajú nelineárne výpočty, ktoré eliminujú vznik tlakových síl v ťahadlách. Vložením nových hlavných ťahadiel sa zmenšili ťahové sily v pôvodných ťahadlách a statické pôsobenie pôvodných prvkov. Predpínanie nových ťahadiel bolo potrebné nastaviť tak, aby sa nezmenili funkcie a pôsobenia pôvodných prvkov. Funkciou nových ťahadiel je hlavne eliminovať vodorovné deformácie priečnych väzieb a zmenšenie vnútorných síl vo väzbách.

Obr. 11: Priečna väzba strešnej konštrukcie s doplneným novým ťahadlom

Okrem ťahadiel hlavných väzieb sa dopĺňali strešné vystužovadlá v troch pozíciách strechy. Ich funkcia je nielen prenos síl od vetra ale aj stabilizácia tlačených prvkov a zabezpečenie tuhej strešnej roviny. Aj v tomto prípade sa zvolil systém ťahaných diagonál a tlačených rozpier.

Obr. 12: Priestorový model konštrukcie s doplnenými strešnými vystužovadlami a novými ťahadlami priečnych väzieb

Návrh prípojov nových prvkov na existujúce konštrukcie je v prípade pamiatkovo chránených objektov obzvlášť náročný a „citlivý“ proces. Použitie novodobých spojovacích prostriedkov na historickej konštrukcii treba vyhotoviť tak, aby bol čo najmenej narušený pôvodný charakter stavby.

Obr. 13: Detail pripojenia nových ťahadiel na trámy priečnej väzby

4.1 Posun strechy

V rovine horných pásov väzníkov boli namontované tri priečne strešné vystužovadlá. Diagonály sú pripájané v uzloch priehradových väzníkov. Diagonály môžu byť zložené z dvoch kusov s vloženým predpínacím medzikusom alebo môžu byť zhotovené z jedného kusa, pričom predpínanie resp. aktivovanie diagonál sa môže urobiť dotiahnutím diagonály momentovým kľúčom. Diagonály sú kotvené na podložky z dubového dreva.

Vzpery sú pripojené oceľovými T-spojkami a samoreznými kolíkmi do horného pása väzníkov.

Aktivovanie diagonál je možné urobiť až po montáži vzpier.

4.2 Zosilnenie prípoja horného pása v mieste nastavenia

Zosilnenie je navrhnuté obojstrannými drevenými príložkami, ktoré sú pripojené na horný pás oceľovými svorníkmi resp. kolíkmi.

4.3 Zmenšenie horizontálneho zaťaženia bočných stien

Väzníky boli zosilnené spodným horizontálnym oceľovým ťahadlom. Ťahadlo bude zabraňovať priťaženiu bočných stien od zaťaženia snehom, takže vodorovné zaťaženie bočných stien v mieste uloženia väzníkov ostane v súčasnom stave - iba od účinkov stáleho zaťaženia.

4.4 Západná štítová stena

Západná štítová stena bola z vnútornej strany jazdiarne vystužená oceľovými prútmi priemeru 12 mm z ocele R10505, ktoré sú osadené do pripravených drážok v murive. Spojenie výstužných prvkov a muriva je realizované prostredníctvom špeciálnej lepiacej malty. Po vyzretí malty bude stena opätovne omietnutá a namaľovaná.

5. Záver

Sanácia nosnej konštrukcie objektu jazdiarne pozostávala zo sanácie strešnej konštrukcie a zo sanácie štítovej steny.

Po ukončení sanačných prác odporúčame pravidelnú prehliadku (minimálne raz ročne) nosnej konštrukcie autorizovanou osobou a sledovanie štítovej steny pomocou sadrových terčov.

Pri prieskume a prípadnej sanácii nosných konštrukcií je nutná spolupráca odborníkov, ktorí posudzujú mieru poškodenia samotného materiálu a odborníkov, ktorí poznajú funkciu jednotlivých prvkov konštrukcie a odborníkov, ktorý vedia sanáciu zodpovedne zhotoviť.

Každému majiteľovi objektov s oceľovou a drevenou konštrukciou odporúčame, aby do plánu údržby objektu zahrnul pravidelné prehliadky.

Acknowledgment

This paper has been supported by the Scientific Grant Agency of the Ministry of Education, science, research and sport of the Slovak Republic and the Slovak Academy of Sciences – grant VEGA 1/0773/18.

Literatúra

1. Sandanus, J. – Sógel, K.: Jazdiareň – sanácia nosnej konštrukcie strechy a štítovej steny, areál NŽ Topoľčianky, evid. č. 16069, 2016
2. Kohút, V.: Uplatňovanie zásad pamiatkovej starostlivosti v oblasti nosných konštrukcií. Eurostav 4/2000