arrows Realizace staveb arrows Materiály arrows Technologie arrowsVýškové budovy a vysokohodnotný beton
text a foto: Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA
číslo: 05/09
Výškové budovy a vysokohodnotný beton

· M usashi Kosugi Towers: dokončené budovy C a D
Po pravidelném tříletém odstupu se v říjnu 2008 konalo v Tokiu další, již osmé mezinárodní sympozium o využití vysokopevnostního (HSC) a vysokohodnotného (HPC) betonu. Zatímco ještě nedávno byla tato HSC/HPC sympózia doménou akademiků, kteří si navzájem víceméně jen nakukovali do laboratoří a zkušeben a k praktickým aplikacím bylo daleko, v Tokiu byly tyto nové, rychle se vyvíjející materiály a s nimi spojené technologie předvedeny v imponující šíři a na pozadí celé řady úspěšně zrealizovaných betonových konstrukcí.
odeslat odeslat    tisk tisk

Zejména Japonsko, USA, Čína, Jižní Korea a některé další východoasijské země se prezentovaly řadou zdařilých staveb z HSC a HPC, a to nejen mostů a jiných inženýrských konstrukcí, ale poprvé ve větším rozsahu i výškových budov. Těm bude věnován také tento článek.

Směry vývoje HSC/HPC betonů
Na tokijském sympóziu bylo v úvodních vyzvaných přednáškách představeno úsilí především japonských vědců (M. Nishyiama, H. Yokota, M. Ouchi a H. Mutsuyoshi), ale i evropských zástupců Mezinárodní federace pro konstrukční beton – fib (F. Dehn a J. Walraven) o systematické uspořádání poznatků získaných dosud nejrůznějšími světovými výzkumnými pracovišti při vývoji HSC/HPC. Prezentovány byly také zkušenosti projektových a prováděcích organizací z celého světa z praktické realizace staveb z betonu vysoké pevnosti a vysokých užitných vlastností. V té souvislosti je patrná i snaha sjednotit základní skupiny betonů uvnitř rozmanité a stále rostoucí množiny HSC/HPC i pojmově.

Rozestavěný mrakodrap Trump International Hotel and Tower (415 m), pohled z budovy Sears Tower
¤ Rozestavěný mrakodrap Trump International Hotel and Tower (415 m), pohled z budovy Sears Tower

Skupina 1: Vysokopevnostní betony
Dominující je požadavek (tlakové) pevnosti, případně zvýšené odolnosti při působení požáru. Schopnost přenést větší deformace (vysoká deformabilita, duktilita apod.) nejsou prioritní. Charakteristická je snaha po zachování standardních, tradičních složek betonu, používá se samozřejmě superplastifikátorů, příměsí a rozptýlené výztuže – ovšem jen v omezeném množství. Cílem je konstituovat pro tyto betony až do pevnosti 120 (150) MPa základní vztahy tak, aby je bylo možno rutinně navrhovat (a v praxi používat) způsobem dnes obvyklým pro betony nižších pevností. Cílem výzkumu také je, aby tyto betony byly co nejlevnější a aby se používaly jako víceméně běžný materiál ve velkém měřítku. Typickými zástupci je HSC a Fire-Resistance Concrete, beton se zvýšenou odolností vůči působení požáru. Celkově je třeba zdůraznit, že HSC není žádnou principiálně odlišnou skupinou betonů od betonů označovaných jako HPC (High-Performance Concrete). Naopak, tvoří jejich podskupinu – už jen proto, že dosažení vysoké pevnosti prakticky bez výjimky znamená apriorní zvýšení i jiných užitných vlastností betonu (trvanlivost, vodonepropustnost, odolnost proti požáru atd.). V řadě případů (viz dále beton APC v Japonsku vyvinutý) je nesnadné beton HSC od betonu HPC rozlišit. Odlišení je proto pouze orientační.

HSC (High-Strength Concrete) – Vysokopevnostní beton
Bilance:

  • HSC s tlakovou pevností až 120 MPa byl už použit – zatím vždy víceméně experimentálně – u většího počtu inženýrských konstrukcí (mostů, nádrží, ochranných galerií, ropných těžních plošin apod.).
  • HSC s tlakovou pevností až 150 MPa byl experimentálně použit v prvcích (hlavně sloupech) řady výškových železobeton budov, většinou rezidenčních komplexů.
  • Úsilí nyní směřuje k vývoji a konstituování betonu s tlakovou pevností do 120 MPa, případně do 150 MPa, který by byl ovšem výrazně levnější než UFC (Ultra-High-Strength Fiber-Reinforced Concrete – viz dále), který lze „běžně“ vyrábět s pevností až 200 MPa. Proto je cílem výzkumu vyvinout beton, u něhož by šla zvyšovat jak pevnost, tak i z ní odvozená trvanlivost v podobě dalších, vyšších tříd plynule navazujících na pevnostní třídy standardního betonu normální pevnosti (NSC – Normal Strength Concrete) ve smyslu CEB-FIB Model Code 1990 (MC 90) [1], Eurokódu 2, EN 206-1 a podobných předpisů, například ACI 318 Building Code v USA [2] nebo AIJ Design Guidelines v Japonsku [3] a [4].

V rámci fib vypracovala Komise 8 Beton fib Bulletin 42 Základní konstituční vztahy pro HSC/HPC [5]. Jedná se o zprávu typu state of the art, která shrnuje ve světě používané vztahy pro vyvinuté HSC a HPC betony. Cílem bylo tyto vzájemně odlišné vzorce a závislosti kriticky zhodnotit a formulovat na jejich základě jednotné konstituční vztahy ve smyslu stávajícího MC 90, které by ovšem byly platné i pro betony tlakové pevnosti až 120 MPa (a případně až 150 MPa, pokud bude stále ještě použito základních složek betonu obvyklých pro NSC).

fib Bulletin 42 Základní konstituční vztahy pro HSC/HPC
¤ fib Bulletin 42 Základní konstituční vztahy pro HSC/HPC

Skupina 2: Vysokohodnotné betony
Co do požadavků na tyto betony nad prostou vysokou pevností dominují nároky na odolnost a vysoké užitné parametry nejrůznější povahy (schopnost samozhutnění, vysoká trvanlivost, nízká hmotnost, vysoká plastická přetvárnost, vysoké estetické požadavky). Charakteristická je snaha, spíše ovšem apriorní nutnost, doplňovat standardní složky betonu dalšími komponenty, typicky rozptýlenou výztuží, větším množstvím příměsí různého druhu, speciálními druhy kameniva, modifikovaným cementem nebo dokonce směsí několika pojiv a širokou škálou výrobků stavební chemie [6]. Takto vytvářené HPC betony jsou v řadě případů spíše už kompozity, klasickému betonu (i cenově) poměrně vzdálené. Téměř vždy se jedná o experimentální, jedinečná řešení. Jejich normalizace a zavedení do praxe ve větším měřítku je až na výjimky (obvyklý SCC a například Ductal – viz dále) v počátcích, nebo se o nich zatím vůbec neuvažuje. Typickými zástupci jsou SCC, HDC, ECC a UFC (označovaný v různých zemích a fázích vývoje také jako UHPC/UHSFRC/HPFRC/APC/RPC aj.).

SCC (Self-Compacting Concrete) – Samozhutnitelný beton
Bilance:

  • SCC byl zaveden jako už víceméně běžný materiál pro řadu inženýrských konstrukcí (mosty, tunely, podzemní nádrže atd.), kde je obtížné ukládání a zhutňování běžného betonu. Podobně se SCC už v obdobných situacích na celém světě běžně používá u budov a při jejich sanacích.
  • Pro navrhování a používání SCC existuje ve světě už řada osvědčených norem a předpisů nižší úrovně. Dost je i odborných monografií (v ČR například [7]).
  • Masivnímu rozšíření SCC pomohlo, že si investoři rychle uvědomili relativně nízké počáteční náklady při použití SCC a celkový příznivý dopad SCC na celkové náklady stavby (LCC – Life Cycle Cost).

HDC (High-Durability Concrete) – Vysokotrvanlivý beton
Bilance:

  • Zvýšení trvanlivosti se dosahuje používáním kvalitnějších (popřípadě doplňujících nebo úplně jiných než obvyklých) složek a jejich vhodným poměrem v čerstvém betonu.
  • Vysoce trvanlivých trvalých forem z HDC, které tvoří povrchovou vrstvu, se používá ke zvýšení trvanlivosti celé konstrukce z NSC (typicky obezdívky pilířů mostů přes mořské zátoky, povrchové vrstvy pilířů betonových vrtných plošin atp.). U budov je použití HDC spíše výjimečné.
  • Navrhování a výroba HDC jsou ve velké míře vynucovány přísnými požadavky na udržitelnost v nejvyspělejších (a nejbohatších) zemích. Pro HDC jsou tak zatím charakteristické vysoké počáteční náklady, celkové (LCC) náklady by však měly být použitím tohoto materiálu sníženy. To je často poměrně nejisté.

ECC (Engineered Cementitious Composite – High-Ductility Concrete)
Bilance:

  • Jedná se o tvárný kompozitní materiál na bázi cementu standardně s rozptýlenou výztuží obvykle z polypropylénových mikrovláken. Na rozdíl od běžného drátkobetonu a vláknobetonu je ECC materiálem, na jehož chování mají výrazný vliv mikromechanické vazby.
  • ECC byl už vícekrát použit pro inženýrské konstrukce (mosty, tunely, gravitační přehradní hráze apod.), kde bylo nutné zajistit jemné trhliny, nebo které vyžadovaly duktilní chování.
  • U budov již byl ECC použit pro exponované detaily (například pro napojení průvlaků na prostorově namáhané smykové stěny ve výškových železobeton budovách vzhledem k jeho zvýšené schopnosti absorbovat energii).
  • Japonský svaz stavebních inženýrů (JSCE) vydal v březnu 2007 pro používání ECC pracovní verzi doporučení [8]. Jedná se patrně o jedinou běžněji dostupnou směrnici pro výrobu a aplikaci tohoto (nejen ve stavebnictví) velmi zajímavého materiálu.
  • Šířením ECC si investoři, podobně jako tomu bylo u SCC, začínají dobře uvědomovat, že ECC přináší při svých vynikajících vlastnostech relativně nízké počáteční náklady a celkově velmi příznivý dopad na celkové náklady stavby.

UFC (Ultra-High-Strength Fiber-Reinforced Concrete – High-Ductility Concrete)
Bilance:

  • UFC pevnosti 150 MPa i vyšší byl už použit u mostů, a to tam, kde byly vyžadovány:
    a) prvky malé tloušťky;
    b) nízká vlastní tíha;
    c) stlačená výška trámu;
    d) nepřítomnost prutů výztuže.
  • UFC zatím nebyl v praxi významněji použit pro nosné konstrukce budov, ačkoliv už bylo za tím účelem provedeno několik výzkumných studií. Použití limituje především vysoká cena UFC a malý prostor pro objektivní potřebu takto kvalitního materiálu u relativně masivních konstrukcí obvyklých budov (dostatečnou perspektivou pro budovy je zatím HSC).
  • JSCE vydal v září 2004 pro používání UFC pracovní verzi doporučení [9] použitelné i pro konstrukce budov.
  • K rozšíření UFC může vést postupné přesvědčení investorů, že i tento materiál se v řadě případů „vyplatí“ a přinese snížení celkových nákladů stavby. Je tomu třeba napomoci řádným definováním UFC a standardním konstituováním jeho vztahů.

Nejvýrazněji směrem ke standardnímu komerčnímu využití betonu typu UFC zatím postoupili Francouzi se svým Ductalem (www.ductal.com).

Park City Musashi Kosugi Towers v Tokiu
Naléhavá potřeba betonu s vysokou pevností, který by umožnil výstavbu konstrukcí s vysokými užitnými vlastnostmi, je průvodním jevem zvyšující se potřeby stavět stále vyšší mrakodrapy, snižovat průřezy nosných sloupů a stěn a překonávat větší rozpětí. V Japonsku byl za tím účelem vyvinut beton označovaný jako APC (Advanced Performance Composites) s pevností v tlaku až 200 MPa, který svým účelem a vlastnostmi tvoří určitý přechod mezi betony, které ještě lze označit jako HSC, a betony, které jsou už komplexnějšími HPC [10]. Pro APC byl použit cement modifikovaný křemičitým úletem a nově vyvinutý typ superplastifikátoru, který zajišťuje tekutost čerstvého betonu i při vodním součiniteli 0,15 (!). Tento APC s charakteristickou tlakovou pevností 150 MPa byl poprvé ve velkém měřítku použit pro nosné konstrukce věží D a E Musashi Kosugi Towers v Tokiu vysokých 204 a 163 m, dokončených v únoru 2009. Jedná se o dosud nejvyšší rezidenční mrakodrapy v Japonsku. Složky čerstvého betonu, s kterými se při vývoji APC betonu pracovalo, jsou uvedeny v tabulce 1.
Vyvinutý APC umožňuje řídit odstřelování povrchových vrstev betonu, které může nastat při požáru, a odlupování a rozrušování povrchu betonu při deformacích od seizmického namáhání – a zároveň má i při pevnosti 200 MPa dostatečnou tekutost. Aby bylo zajištěno, že bytové domy postavené z betonu pevnosti 150 MPa budou naprosto bezpečné, integroval v sobě vývoj APC betonu řešení tři klíčových technických požadavků, a to jak na vysokou pevnost, tak i na požadované deformační vlastnosti betonu.

Složka betonu

Popis

Cement Cement namíchaný s křemičitým úletem (hmotnost 3080 kg/m3)
Drobné kamenivo A: směs těženého písku a drobného drceného vápence (hmotnost 2610 kg/m3, nasákavost 2,3 %, modul zrnitosti 2,75)
B: drobný drcený andezit (hmotnost 2600 kg/m3, nasákavost 1,9 %, mod. zrnitosti 2,77)
Hrubé kamenivo Drcený andezit (hmotnost 2630 kg/m3, nasákavost 1,9 %, modul zrnitosti 2,75)
Superplastifikátor Dva nově vyvinuté speciální kyselé polykarboxyláty SP1 a SP2
Záměsová voda Čistá podzemní voda
Rozptýlená výztuž Směs polypropylénových vláken (PP) a ocelových drátků

Tab. 1 Popis ověřovaných složek ACP betonu pro Musashi Kosugi Towers

APC (Advanced Performance Composites)
Vysoká pevnost a vysoká tekutost
K zajištění vysoké pevnosti a současně vysoké tekutosti byl vyvinut speciální směsný cement obohacený křemičitým úletem a byly zkoušeny dva nové typy superplastifikátorů. Speciální cement je tvořen portlandským cementem s pomalým náběhem pevnosti smíchaným s křemičitým úletem, jehož minerální složení a jemnost jsou optimální pro dosažení vysoké tekutosti čer- stvého betonu a zároveň i vysoké konečné pevnosti konstrukčních prvků při extrémně nízkém vodním součiniteli. Prvním z nově vyvinutých superplastifikátorů je speciální polykarboxylát SP1, který má schopnost zajistit po dlouhou dobu vysokou tekutost i při vodním součiniteli pod 0,15 a současně výrazně snižuje auto- genní smršťování vysokopevnostního betonu. Druhý z nově vyvinutých superplastifikátorů (SP2) je rovněž speciální kyselý polykarboxylát (ovšem poněkud odlišného složení než SP1) jenž především posiluje sterické odpuzování.
Protipožární odolnost
Odprýskávání při požáru je jedním z typických problémů betonů s tlakovou pevností 150 MPa. Odolnost vyvinutého vysokopevnostního betonu proti působení požáru byla zvýšena přimícháním ocelových drátků a polypropylénových vláken, které účinně odprýskávání zamezují.
Zvýšená duktilita
Už při zavedení do praxe, byly do betonu s pevností tlaku 120 MPa vmíchávány ocelové drátky, které redukovaly tloušťku a množství odprysků jeho povrchu a zlepšovaly pevnostní i deformační chování konstrukčních prvků při seizmickém namáhání. Soudržnost ocelových drátků a vysokopevnostního betonu je obecně dobrá. Pro vyvinutý APC beton pevnosti 150 MPa byly použity drátky z vysokopevnostní oceli (pevnostní třídy 2000 MPa). Ty se při ohybových zkouškách ukázaly být cca třikrát účinnější než dosud používané drátky standardní pevnosti.

Laboratorní zkoušky tekutosti a vývoje tlakové pevnosti ukázaly, že optimálních vlastností čerstvého betonu je dosaženo s drobným kamenivem A a se superplastifikátorem SP1. Následovaly ověřovací zkoušky v betonárně určené na výrobu čerstvého betonu pro konstrukci obou mrakodrapů. Zkoušela se směs s vodním součinitelem 0,14, 0,16 a 0,19, namíchány byly vždy dvě záměsi 1,5 m3, a to v míchacím centru s nádobou o objemu 3 m3. V první fázi míchání, která trvala 270 až 360 s, byly přidány ocelové drátky a míchalo se dalších 60 s. Směs se poté vyklopila do autodomíchávače, v něm se teprve přidala PP vlákna a směs se ještě dalších 60 s promíchávala. Zkoušeny byly především standardní vlastnosti čerstvého betonu (mj. rozlití Abramsova kužele, obsah vzduchu a tekutost), a to za letních, jarních, podzimních a zimních podmínek. Dále byla sledována rovnoměrnost distribuce drátků a vláken ve vzorcích a náběh pevnosti v tlaku (pevnost dosažená po 90 dnech byla až 183 MPa). Výsledné složení a vlastnosti zvoleného betonu jsou uvedeny v tabulce 2. Ověřeny byly ještě před vlastní betonáží budov na zkoušce vzorku skutečné velikosti, kterým byl sloup průřezu 1,2x1,3 m a výšky 3,8 m.
Z vysokopevnostního APC betonu je u budovy D Musashi Kosugi Towers zhotovena nosná konstrukce až do úrovně stropů 4. NP. Tvoří ji dvě navzájem provázané sestavy tuhých, nezavětrovaných rámů: obvodový rám obíhající půdorys budovy a vytvářející její nosný tubus a sestava čtyř příčných, vzájemně paralelních sdružených rámů jádra budovy. Každý z těchto příčných vnitřních rámů obsahuje v ose budovy příčel a dva sloupy výrazně větších rozměrů, jakýsi vnitřní „megarám“, do něhož jsou osazeny horizontálně i vertikálně orientované viskózní tlumiče. Z betonu nejvyšší pevnosti 150 MPa jsou zhotoveny sloupy 1. NP, ve 2. NP je použit beton pevnosti 120 MPa, ve 3. a 4. NP beton pevnosti 100 MPa. Od 4. NP výše je konstrukce budovy z velké části prefabrikovaná (sloupy, průvlaky, stropní desky). Dobetonovávány byly styky dílců, některé nosníky a spřahující vrstva stropů. Projekt i realizace budovy jsou dílem společnosti Takenaka Corporation.

Složka betonu

Množství na 1 m3 betonu

Cement s křemičitým úletem

1024 kg

Drobné kamenivo

436 kg

Hrubé kamenivo

840 kg

Záměsová voda

155 l

PP vlákna

2 kg

Ocelové drátky

40 kg

Vlastnost betonu

Hodnota

Pevnost v tlaku FC

150 MPa

Vodní součinitel

0,15

Rozlití Abramsova kužele

600 mm

Obsah vzduchu

2 %

Tab. 2. Složení a vlastnosti použitého betonu

Musashi Kosugi Towers: pohled vyšší budovy D

¤ Musashi Kosugi Towers: pohled a schéma vyšší budovy D

Musashi Kosugi Towers: schéma vyšší budovy D

Musashi Kosugi Towers: půdorysné schéma sloupů a rámů
¤ Musashi Kosugi Towers: půdorysné schéma sloupů a rámů

Musashi Kosugi Towers: řez sloupem s betonem pevnosti 150 MPa
 ¤ Musashi Kosugi Towers: řez sloupem s betonem pevnosti 150 MPa

Musashi Kosugi Towers: materiál a rozměry sloupů budovy D
¤ Musashi Kosugi Towers: materiál a rozměry sloupů budovy D

Trump International Hotel and Tower v Chicagu
Letos dokončovaný mrakodrap Trump International Hotel and Tower (TIHT) v Chicagu se stává se svými 92 podlažími a výškou 415 m novou nejvyšší betonovou budovou světa (zatím vede CITIC Tower v Guangzhou, s výškou 381 m). Stane se zároveň druhým nejvyšším mrakodrapem v USA (po budově Sears Tower dokončené již v roce 1974, s výškou 442 m). Ve Větrném městě na břehu Michiganského jezera, legendární kolébce ocelových mrakodrapů, vyrostl nový obr, pro nějž si jeho investor, společnost The Trump Organization, spolu s architektonickou a projektovou firmou Skidmore, Owings & Merrill LLP poměrně nečekaně prosadili jako hlavní materiál železobetonu v exponovaných partiích navíc beton vysokopevnostní. Průlom do dosavadních zvyklostí, kdy v obchodně velmi pragmatických Spojených státech a při platnosti normy ACI 318 Building Code [2] (která stále limituje tlakovou pevnost betonu hodnotou 69,5 MPa) neměl vysokopevnostní beton u budov větší šanci na uplatnění, učinily výborné výsledky zkoušek nových betonových směsí firmy Prairie Material Sales, Inc. Tyto materiály se potom investor a projektant rozhodli použít pro projekt a realizaci budovy. Pravděpodobně se tak v USA jedná o první větší použití HSC betonu s válcovou pevností nad 100 MPa u budov, navíc betonu současně i samozhutnitelného (SCC), přičemž byl tento beton čerpán v jednom kroku až do výšky 200 m.

Trump International Hotel and Tower, Chicago (TIHT)
¤ Trump International Hotel and Tower, Chicago (TIHT)

TIHT: Noční pohled od třídy Magnificent Mile
¤ TIHT: Noční pohled od třídy Magnificent Mile

Konstrukční řešení budovy
TIHT Budova TIHT má 242 000 m2 podlahové plochy. Její využití bude, jak je dnes již téměř standardem, smíšené: 9300 m2 prodejních ploch, prostor pro 1000 parkujících aut, 472 bytů a 286 pokojů pětihvězdičkového Trumpova hotelu.
Pro tvar TIHT jsou charakteristické skokové změny půdorysu budovy, a to v úrovni stropů 16., 29. a 51. podlaží, které korespondují s výškami okolních významných budov. Tyto vizuálně patrné odskoky znamenají staticky podstatné diskontinuity v toku svislých sil a konstrukčně si vynutily masivní železobetonová ztužení, která jsou realizována vždy na výšku dvou pater v rámci tzv. technických podlaží 28–29, 50–51 a (už bez odskoku ve tvaru půdorysu) podlaží 90–91. Kromě účinku těchto ztužidel jsou tuhost budovy v kroucení, plynulost přenosu svislých sil a rovnoměrnost namáhání sloupů budovy po celém jejím půdorysu posíleny masivními obvodovými stěnovými nosníky, které v úrovni těchto tří mechanických dvoupater budovu ještě obepínají.
Vlastní železobetonové jádro budovy je složeno ze čtyř stěn tvaru I a dvou stěn tvaru C orientovaných napříč, ve směru menšího rozměru půdorysu. Tyto stěny probíhají na celou výšku budovy a tvoří jakýsi sdružený, svislý, do základů vetknutý nosník, hlavní nosný prvek budovy vzdorující ohybu v tomto směru. Stojiny těchto stěn jsou dlouhé 12,5 m a mají tloušťku 0,46 m. Příruby, kterými jsou tyto stěny zakončeny, jsou tlusté 1,2 m a jejich délka se pohybuje od 2,7 do 6,7 m. Příruby všech stěn jsou v úrovni stropů běžných pater propojeny nosníky výšky 0,8 m a šířky 1,2 m.
Beton vyšší pevnosti než standardních 69,5 MPa byl použit v rámci nosné konstrukce TIHT takto: sloupy a stěny jádra až do 51. podlaží (do 202 m) jsou z betonu pevnosti 83 MPa (v 90 dnech), pro některé exponované části ztužidel je užit beton pevnosti 110 MPa (v 90 dnech). Vzhledem ke značné velikosti působících sil a ve snaze omezit rozměry prvků železobetonových ztužidel na minimum je stupeň jejich vyztužení – navzdory tomu, že se jedná o beton vysokopevnostní a i použitá betonářská ocel je vysoké kvality (mez kluzu 520 MPa) – natolik vysoký, že bylo prakticky nezbytné použít navíc beton samozhutnitelný. Použitý SCC pevnosti 110 MPa měl konzistenci odpovídající stupni F5 (min. rozlití bylo 600 mm), pro snížení hydratačního tepla obsahovala směs portlandský i portlandský cement struskový cement, létající popílek a křemičitý úlet. Jako kamenivo byl použit kvalitní drcený dolomitický vápenec s maximální velikostí zrna 12 mm z lokálního zdroje. Vodní součinitel měl hodnotu 0,25. Směs obsahovala dále jak plastifikátor, tak i superplastifikátor, zpožďovač a kromě toho i přísadu prodlužující zpracovatelnost (VMA – viscosity modifying admixture).

TIHT: Půdorysné schéma sloupů a jádra budovy (podlaží 17–29)
¤ TIHT: Půdorysné schéma sloupů a jádra budovy (podlaží 17–29)

TIHT: Průvlaky dvoupatrového roštového ztužení budovy z HSC+SCC
¤ TIHT: Průvlaky dvoupatrového roštového ztužení budovy z HSC+SCC

TIHT: Betonářská výztuž průvlaků ztužení budovy
¤ TIHT: Betonářská výztuž průvlaků ztužení budovy

Závěr
Vysokopevnostní beton má v budovách značný potenciál využití. Umožňuje především výrazně snížit průřezy svislých nosných prvků, sloupů a stěn, a tím zvýšit užitnou podlahovou plochu budovy. HSC kromě toho umožňuje větší rozpětí vodorovných nosných prvků, stropních desek, trámů a průvlaků při zachování jejich srovnatelné tloušťky, což vede k dalšímu prosvětlení místností a celkově k zefektivnění obestavěného půdorysu. Beton vysoké pevnosti (popřípadě spolu s předpínáním jako dalším vysoce efektivním konstrukčním principem) navíc dovoluje skokové změny ve tvaru a členění půdorysu budov po jejich výšce. To je v současnosti velmi žádáno i proto, že mrakodrapy mají standardně smíšené (a navíc v čase se měnící) využití. Zejména nejnižší podlaží výškových budov pravidelně hostí rozsáhlé prodejní prostory, kongresová centra atp., pro která jsou vyžadována značná rozpětí stropních konstrukcí, výrazně odlišná od pravidelného rastru bytových nebo kancelářských místností ve vyšších patrech.
Vysoká pevnost ovšem není jedinou výhodou tohoto materiálu. Velmi hutná struktura a uzavřený povrch HSC poskytuje také značně vyšší trvanlivost oproti NSC. Doplnění směsi betonu o polypropylénová vlákna výrazně zvyšuje odolnost HSC proti účinkům požáru, což je další velmi důležitá vlastnost žádoucí a využitelná u vysokých budov. Přidáním většího množství rozptýlené výztuže, zejména ocelových drátků, které umožňují kontrolu rozvoje trhlin a dávají betonu velkou duktilitu, pak přechází HSC do kategorie vysokohodnotných betonů (HPC). Ty zatím nacházejí uplatnění mnohem více u subtilních inženýrských konstrukcí.
Bude zajímavé sledovat, nakolik se současná ekonomická krize, která sektor stavebnictví a speciálně výstavbu výškových budov tvrdě zasáhla prakticky ihned po svém propuknutí, projeví zpomalením aplikace vysokopevnostního betonu u budov, tak slibně se rozvíjejícího v posledních pěti letech. Při vší technologické náročnosti, absenci zavedených standardů a jisté obchodně-legislativní nouzi je totiž v mnoha případech použití HSC vysoce ekonomické. Právě tento pragmatický aspekt v časech tvrdých úspor a střízlivé racionality rozhodne o budoucnosti vysokopevnostního betonu u investorů.

Použitá literatura
[1] CEB-FIP Model Code for Concrete Structures, Comité Euro-International du Béton, 1978
[2] 318-08 Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary, American Concrete Institute (ACI), Farmington Hills, MI, USA, 2008
[3] Standard for Structural Calculation of Reinforced Concrete Structures, Architec- tural Institute of Japan (AIJ), 1991
[4] Design Guidelines for Earth- quake Resistant Reinforced Concrete Buildings Based on Inelastic Displacement Concept. Architectural Institute of Japan (AIJ), 1999
[5] Constitutive Modelling of High Strength/High Performance Concrete, Bulletin 42, Féderation Internationale du Béton (fib), Lausanne, 2008
[6] Aitcin P. C.: Vysokohodnotný beton, Edice Betonové stavitelství, ČKAIT a ČBS, Praha, 2005
[7] De Schutter G., Bartos P. J. M., Domone P., Gibbs J., Hela R.: Samozhutnitelný beton, ČBS a ČBS Servis, Praha, 2008
[8] Multiple Fine Cracktype Fiber-Reinforced Cementitious Composite, JSCE Guidelines, Japan Society of Civil Engineers (JSCE), 2007
[9] Design and Construction of Ultra-High-Strength Fiber- -Reinforced Concrete. JSCE Guidelines, Japan Society of Civil Engineers (JSCE), 2004
[10] Kojima M., Mitsui K., Wachi M. a Sato T.: Application of 150 N/mm2 Advanced Performance Composites to High-Rise R/C Building. Proceedings of 8th Int’l Symposium of High-Strength and High-Performance Concrete. Tokyo, 2008
[11] Baker W., Korista S., Rankin D.: Trump International Hotel and Tower, Chicago, Proceedings of IABSE Symposium, Chicago, 2008

Ing. Vlastimil Šrůma, CSc., MBA výkonný ředitel, Česká betonářská společnost ČSSI (ČBS)





Licence Creative Commons

www.casopisstavebnictvi.cz podléhá licenci Creative Commons
Uveďte autora | Neužívejte dílo komerčně | Nezasahujte do díla 3.0 Unported
.

RSS
Líbí se nám: Vše o stavbách a architektůře najdete na 4stav.cz. Použité stroje jako brusky, lisy a jiné naleznete na AKKstroje.cz. Studijní materiály nejen o stavebnictví, ale i strojírenství a zeměpis najdete na Škola, studium, wiki. Pomozte klikem, udělejte dobrou věc a přečtěte si v magazínu nejen o životním stylu.
© 2007