Beton TKS 6 | 2016 : Vodohospodářské a inženýrské stavby

Betonové konstrukce vodního stavitelství zahrnují značně různorodou skupinu objektů, ať se již jedná o masivní přehrady a jejich přelivy či další příslušenství, tělesa jezů, plavebních komor, nábřežních zdí, liniové stavby přivaděčů (kanály, štoly), věže vodojemů, vodní elektrárny nebo úpravny vody a čistírny odpadních vod. Svým charakterem patří do skupiny inženýrských staveb.

Přítomnost vody je obecně vhodné prostředí pro beton, stejně tak je beton jako konstrukční materiál v souladu s realizací mnohdy atypických objektů různých tvarů, které si vynucuje proudící voda. Díky rozvoji progresivních technologií ukládání v 21. století beton prakticky nahradil zděné konstrukce s výjimkou rekonstrukcí historických vodních děl, u kterých je stále vyžadováno použití hydraulických pojiv a kamene.

Specifickou skupinu vodních staveb tvoří masivní objekty, zejména přehrady různého typu. Byly a jsou předmětem zájmu výrobců cementu, od nichž nové projekty požadovaly i specifické vlastnosti materiálu, zejména omezení hydratačního tepla. V první polovině 20. století se postupně rozvinula technologie realizace masivních betonových konstrukcí, v níž požadavky na zvládnutí objemových změn vybetonovaných dílů v důsledku hydratace a také nároky na trvanlivost a vodotěsnost převažovaly nad obvyklými hledisky pevnosti betonu.

I v poválečných letech intenzivně pokračoval rozvoj technologie masivního betonu, hlavně ve vazbě na velký počet nových přehrad budovaných v rámci poválečné obnovy v Evropě, včetně naší republiky. Za pozornost stojí, že pro betony vodohospodářských staveb byla u nás vytvořena soustava speciálních norem, která zahrnovala novodobé trendy ve světě. Jako doklad vysoké úrovně v této oblasti u nás je možno uvést stavbu vodního díla Orlík s objemem přes 1 milion m3 a ve své době s unikátní aplikací popílku jako součásti betonové směsi.

U každé stavby se výzkum návrhu složení betonové směsi soustřeďoval na vodotěsnost a trvanlivost betonu při omezeném obsahu cementu. Ve vodním stavitelství se beton běžně chápe jako materiál obsahující navzájem komunikující póry, tedy propustný. Návrh betonové směsi ovšem musel splňovat požadavky norem, a to i při tlaku vody desítky, popř. stovky metrů vodního sloupce, což zpravidla nečinilo obtíže. Větší pozornost se soustřeďovala na účinky vody v pórech betonu při hladině vody na líci konstrukcí v zimním období, kde objemové změny ledu vytváří riziko degradačních změn, proto většinou nejzávažnějším hlediskem byla trvanlivost betonu prokazovaná počtem zmrazovacích cyklů. Tento požadavek je třeba hodnotit z hlediska očekávané životnosti přehradních objektů, kde 100 let neznamená nic přehnaného.

Ve světové praxi navrhování přehrad se v 70. letech 20. století projevovaly krizové jevy související s efektivitou výstavby, které vyústily v požadavky na zrychlení a zhospodárnění výstavby. Výsledkem několikaletého vývoje byla technologie betonu s nízkým vodním součinitelem a nízkým obsahem cementu, beton byl zhutňován válcováním. Tím se začlenily do výstavby masivních betonových objektů četné prvky z budování hutněných násypů. Technologie CSG materiálu uplatněná u menších vodních děl představuje další krok k snížení ceny stavby a doby výstavby, avšak na úkor pevnosti a propustnosti. S ohledem na českou orientaci na sypané přehrady a následný obecný útlum zatím nebyla příležitost tyto progresivní betonářské stavební postupy uplatnit. Stejně tak nedostaly příležitost vysokohodnotné (HPC) betony, které by mohly u obtékaných a silně namáhaných částí konstrukcí vodních děl znamenat výrazné snížení potřebných objemů i zvýšení trvanlivosti. Podobně byly určité naděje vkládány do houževnatých betonů s rozptýlenou výztuží, zejména pak pro části přehrad dynamicky namáhané vodním proudem často i v kombinaci s neseným splávím. Bohužel zvýšená degradace povrchu betonu vystaveného klimatu v tomto případě zatím zastavila po několika neúspěšných aplikacích rozvoj v této oblasti.

Navzdory útlumu ve výstavbě přehrad našly betony široké uplatnění u objektů přelivů, výpustí a odběrů vody, které byly standardní součástí sypaných přehrad, zajišťujících vodohospodářské funkce nádrží. Čeští projektanti se v rozmanitosti konstrukcí, popř. sdružování více funkcí do jednoho celku dobře realizovali a na našem území se nachází řada takovýchto unikátních konstrukcí i z celosvětového pohledu. Pro stavební firmy byly komplikované tvary konstrukcí jistě náročné, oceňovali však soustředění prací do jednoho objektu založeného v přístupné oblasti dna údolí.

V současné době se vodohospodářská výstavba u nás soustřeďuje převážně na modernizace a rekonstrukce vybudovaných objektů. Pokud se jedná o nová vodní díla na tocích, projekty narážejí na odpor zejména ve vztahu k ochraně přírody a krajiny, plynoucí z nepochopení výhodnosti využití vodních děl pro zajištění potřeb vyplývajících z rozvoje společnosti. Další překážky jsou obdobné jako u jiných významných staveb ve veřejném zájmu. K zlepšení vnímání společností nepřispěly ani velmi pozitivní přínosy vodních děl při výskytu extrémních povodní či mimořádného sucha v posledním dvacetiletí.

Betonové objekty se vyskytly v rámci několika realizací tzv. suchých nádrží a hlavně jako protipovodňové stěny podél koryt vodních toků, kde např. na Ústecku při Labi dosáhly i několikametrových výšek. Výška se ostatně stala limitující z hlediska dosažené míry ochrany před povodněmi.

Ani poměrně početné stavby čistíren odpadních vod společně se stokovými sítěmi nebyly významným podnětem pro rozvoj ve výstavbě betonových objektů vodních staveb.

Jako technicky zajímavé a přínosné je možno označit zejména rekonstrukce objektů dříve vybudovaných vodních děl na tocích, např. Skalka a Nechranice na Ohři, Římov, Lipno II, Záskalská a další v povodí Vltavy, Znojmo na Dyji, Těrlicko či právě probíhající rekonstrukce Šance na Ostravsku a dále Bystřička na Vsetínsku, Hvězda na Třebovce, a také na některých malých nádržích. V oblasti rekonstrukcí zděných přehrad a dalších zděných vodních děl z konce 19. a začátku 20. století je zajímavou problematickou otázkou pro specialisty na beton snášenlivost dříve používaných pojiv (hydraulické vápno) s nyní dostupnými minerálními pojivy, a to jak z hlediska materiálového, tak z hlediska chování konstrukce.

Další příležitost pro rozvoj technologie vodostavebního betonu se naskytla při výstavbě objektů plavební cesty na Vltavě v jižních Čechách mezi Českými Budějovicemi a Týnem nad Vltavou či nové vodní linky ústřední čistírny odpadních vod v Praze.

Jakkoli malá četnost provádění rozsáhlejších betonářských prací ve vodohospodářské výstavbě jistě rozvoji technické úrovně nepřispívá, zásluhou budovaných ojedinělých významnějších vodních děl (masivní betonové konstrukce na nových objektech vodní cesty na Vltavě, ČOV Praha apod.) přesto zůstává betonářská zručnost v oblasti vodostavebního betonu na dobré úrovni. Díky aktivitám Českého přehradního výboru, který je oficiálním zástupcem ČR v Mezinárodní přehradní asociaci (ICOLD), mají naši odborníci v oblasti betonových konstrukcí snadný přístup k materiálům soustřeďujícím informace o technologickém pokroku v této oblasti z celého světa.

doc. Ing. Ladislav Satrapa,CSc. prof. Ing. Vojtěch Broža,DrSc. Ing. Miroslav Brouček, Ph.D.

Obsah

ÚVODNÍK

VODOHOSPODÁŘSKÁ VÝSTAVBA A BETONLadislav Satrapa, Vojtěch Broža, Miroslav Brouček/2

STAVEBNÍ KONSTRUKCE

Vodní dílo ŽeliezovcePavel Kasal, Branislav Antoš /3

Rekonstrukce vodního dílaKružberk Josef Bezděk, Jiří Šafrata /8

Modernizace vodního díla NisaVáclav Ryšavý /14

SOFTWARE Posouzení trhlin u vodotěsných železobetonových konstrukcíJaroslav Navrátil, Petr Foltyn /27

MATERIÁLY A TECHNOLOGIE Sanace jezu na SvitavěJiří Tahal /30

BEDNĚNÍ A DETAILY BETONOVÝCH KONSTRUKCÍ – ČÁST 6Petr Finkous /32

SPRÁVNÝ NÁVRH TĚSNICÍCH DILATAČNÍCH PÁSŮ DLE DIN 18197 V SOULADU S TP ČBS 04Martin Novotný /34

Medziošetrovací prostriedok pre betón – výskumy na zistenie jeho vplyvu na povrchové úpravy priemyselných podláhIris Marquardt, Finn-Niklas Kratt, Sebastian Dittmar, Martin Schnalke /36

VĚDA A VÝZKUM Stanovení součinitele tření kluzného souvrství předpjatých podlah a studium jeho vlivu na jejich statické chováníKateřina Horníková, Marek Foglar, Jiří Kolísko, Jan Kolář /42

Výsledky materiálových vlastností siedmych viac ako 100 rokov starých železobetónových mostovPeter Paulík, Michal Bačuvčík, Patrik Ševčík, Ivan Janotka /50

INVERZNÍ SPOLEHLIVOSTNÍ ANALÝZA MOSTU Z MPD NOSNÍKŮ: IDENTIFIKACE PARAMETRŮDavid Lehký, Martina Šomodíková, Drahomír Novák /58

Degradace struktury polymercementových malt při náhlých teplotních změnách Tomáš Melichar, Jiří Bydžovský /62

HISTORIE

Neznámý architekt významných staveb: Jindrich Merganc v souboji s vodouMiroslav Pavel /66

„První plody nové doby“ ve starém mocnářstvíLukáš Beran /74

SPEKTRUM Sklad posypové soli na Spring street v New Yorku /12

Rozšíření panamského průplavu /18

Vodní elektrárna Muskrat FallsRadek Syka /20

Protržená přehrada na Bílé Desné – 100leté výročí /24

AKTUALITY

TP ČBS 05 Modul pružnosti betonu /21

23. Betonářské dny v Litomyšli /22

Studentské návrhy stanic metra D /41

Rybia farma v Handlovej /56

BETONÁRSKE DNI 2016 V BRATISLAVE /57

Za docentem Františkem Draxlerem /61

Vodní elektrárna PunnibacH /73

European concrete award 2016 /78

Semináře, konference a sympozia /80

FIREMNÍ PREZENTACE

BASF /11Dlubal Software /19Jordahl & Pfeifer /21Redrock /26Knauf /31Nekap /51Betosan /73Fine /79Beton University /3. strana obálkyICCX Central Europe 2017 /3. strana obálkyICCC2019 /4. strana obálky