Analýza porúch zákrytovej dosky novej kanalizačnej čerpacej stanice

Úvod

Zákrytová doska je realizovaná ako prefabrikovaná železobetónová doska kruhového tvaru s vonkajším priemerom 3600 mm a hrúbkou 250 mm. Po obvode je podopretá obvodovými stenami kanalizačnej čerpacej stanice, ktoré sú realizované prefabrikovanými železobetónovými skružami. Zákrytová doska je na hornú hranu skruží voľne uložená, bez dodatočného mechanického kotvenia (iba gravitačne). Horná hrana zákrytovej dosky je cca v úrovni okolitého upraveného terénu. V zákrytovej doske sa nachádzajú 4 ks revíznych 4hranných pravouhlých otvorov s rozmermi 1000 × 1100 mm (2 ks), 600 × 800 mm (1 ks) a 600 × 600 mm (1 ks). Poklopy otvorov sú realizované ako plechové nerezové, osadené na železobetónovej konštrukcii bo jej betonáži.

V dobe obhliadky bol horný povrch a okraje dosky opatrené (pravdepodobne) cementovým ochranným náterom s hrúbkou 0,5–2,0 mm. Na viacerých miestach bol náter porušený a vykazoval nedostatočnú súdržnosť s povrchom betónu. Spodný povrch dosky je vyhotovený bez náteru, pri obhliadke bol hladký a kompaktný, ale mierne znečistený prevádzkou kanalizačnej stanice.

Zákrytová doska by podľa pôvodnej PD mala byť vyhotovená z betónu STN EN 206-1-C30/37-XC4, XF4(SK)-Cl 0,4-Dmax 16-S3. Na vystuženie bola navrhnutá betonárska oceľ 10 505(R) a krytie výstuže 30 mm. Výstuž v doske bola navrhnutá ako obojsmerná pravouhlá, cca symetrická pre oba povrchy betónu, d10/a = 100 mm. V okolí otvorov bola výstuž zahustená.

Diagnostická prehliadka

Obr. 2 – Poloha trhlín (foto archív objednávateľa)

V rámci vykonanej diagnostickej prehliadky konštrukcie bola vykonaná vizuálna kontrola súčasného technického stavu železobetónovej zákrytovej dosky na jej obidvoch povrchoch. Obhliadka spodného okraja bola vykonaná z vnútorného priestoru kanalizačnej stanice prostredníctvom závesu a bezpečnostného postroja. Do vnútra čerpacej stanice sa za týmto účelom vstupovalo 2 revíznymi otvormi v zákrytovej doske. Obhliadka horného povrchu bola vykonaná z priľahlého terénu. Na zákrytovej doske sa okrem vizuálnej kontroly vykonali na vybraných miestach viaceré merania (meranie geometrických rozmerov konštrukcie, meranie tvrdosti betónu, meranie šírky trhlín, skenovanie polohy výstuže). Kanalizačná čerpacia stanica bola v čase diagnostickej prehliadky plne prevádzkovaná.

Obr. 3 – Doska v čase obhliadky

Obr. 4 – Poloha trhlín

Obr. 5 – Poloha trhlín

Obr. 6 – Meranie šírky trhlín

Poruchy konštrukcie

Na základe vykonanej obhliadky a poskytnutých podkladov je možné konštatovať, že konštrukcia je zrealizovaná s viacerými odchýlkami oproti poskytnutej projektovej dokumentácii. Hrúbka dosky určená meraním je 250 mm, v poskytnutých podkladoch bolo navrhnuté 200 mm. Manipulačné háky sú realizované ako závesné oká z betonárskej výstuže, v poskytnutých podkladoch boli navrhnuté sysové prepravné úchyty s guľovou hlavou (a príslušnou doplnkovou konštrukčnou výstužou). Krytie výstuže pri hornom povrchu betónu určené skenovaním je cca 100 mm, poskytnutých podkladoch bolo navrhnuté 30 mm. Celkovo je možné konštatovať, že k zrealizovanej nosnej konštrukcii zákrytovej dosky v súčasnej dobe neexistujú u objednávateľa podklady, ktoré by mali charakter kompletnej technickej dokumentácie.

Na hornom povrchu dosky boli na viacerých miestach identifikované poruchy prejavujúce sa nedostatočnou kompaktnosťou a celistvosťou povrchu betónu. Jednalo sa najmä o trhliny v rohoch otvorov so šírkou cca 0,5–5,0 mm. Viaceré z trhlín boli v minulosti neodborne opravované. Vo vzťahu k limitným hodnotám šírky trhlín na základe príslušných technických noriem jestvujúce trhliny nespĺňajú požadované kritériá (max. 0,3 mm). Hĺbka trhlín nebola overovaná, nakoľko najvýznamnejšie trhliny boli dodatočne vyplnené cementovým materiálom (zálievkou) a vykonávanie deštrukčných skúšok (napr. jadrovým vŕtaním) bolo, vzhľadom na prebiehajúce reklamačné konanie výrobku/konštrukcie, objednávateľom vylúčené. Napriek tejto skutočnosti je možné z uvedeného jednoznačne konštatovať, že konštrukcia nespĺňa platné požiadavky, ktoré musia byť splnené ako pre nové konštrukcie, tak aj pre staršie konštrukcie počas celej predpokladanej prevádzkovej životnosti.

Z vykonaných meraní na povrchu betónu je možné predpokladať, že minimálna pevnosť betónu s nezaručenou presnosťou dosahuje hodnotu fbe = cca 50 MPa, pričom projektovaná pevnostná trieda betónu uvedená v pôvodnej výkresovej dokumentácii je C30/37 (kocková pevnosť betónu 37 MPa). Skenovaním polohy výstuže bolo zistené pravdepodobne nadmerné krytie výstuže, namerané hodnoty sa pohybovali cca 90–120 mm, pričom v pôvodnej výkresovej dokumentácii je uvedené krytie 30 mm. Meranie polohy hornej výstuže skenovaním preukázalo veľmi riedke a nesysové rozmiestenie výstuže, na základe čoho je možné predpokladať, že jestvujúci spôsobov vystuženia je buď technicky nesprávny, a/alebo skenovanie výstuže je značne ovplyvnené nadmerným krytím a blízkosťou oceľových rámov poklopov revíznych otvorov.

Faktory ovplyvňujúce vznik nájdených porúch

Ako pravdepodobné možné príčiny vzniku nájdených porúch boli uvedené tieto:

Nevhodná poloha výstuže pri hornom povrchu betónu, t. j. príliš veľké krytie. Výstuž nie je dostatočne staticky efektívna na prenos namáhania spôsobeného objemovými zmenami a/alebo statickým zaťažením.
Nedostatočné vystuženie betónu (skutočné vystuženie nie je známe a nebola poskytnutá ani príslušná výrobná dokumentácia prefabrikátu).
V prípade, že by reálne zodpovedalo rozmiestnenie hornej výstuže hodnotám určeným skenovaním na hornom povrchu (riedko a nesysovo), toto nespĺňa požiadavky na vzdialenosti nosnej výstuže v železobetónových konštrukciách.
Nedostatočné ošetrovanie povrchu betónu pri výrobe a vznik trhlín jeho nadmerným vysychaním a/alebo zmrašťovaním, pričom nameraná pevnosť betónu bola mierne vyššia ako predpokladá príslušná pevnostná trieda v pôvodnej dokumentácii. Betóny s vyššou pevnosťou sú teoreticky náchylnejšie na vytváranie hydratačného tepla pri tvrdnutí a zretí a teda sú náchylnejšie na vznik trhlín spôsobeným vysychaním a/alebo zmrašťovaním.
Nevhodná manipulácia a/alebo skladovanie prefabrikátu spôsobujúce statické namáhanie prvku mimo predpokladaných zaťažovacích účinkov. Podľa archívu stavebných prác u objednávateľa bola doska počas spúšťania prefabrikovaných skruží (steny kanalizačnej stanice) zaťažovaná cestnými panelmi. Aj keď takéto namáhanie dosky nie je pravdepodobnou príčinou vzniku trhlín, zákrytová doska na tento účel nebola navrhovaná ani dimenzovaná.
Kombinácia viacerých faktorov.

Spoľahlivosť konštrukcie

Kontrolný statický výpočet pre jestvujúcu konštrukciu nebol vykonaný, pretože doska bola vyhotovená s odchýlkami oproti pôvodnej projektovej dokumentácii a aktualizovanú výrobnú dokumentáciu zákrytovej dosky zhotoviteľ/dodávateľ (prefabrikátu) neposkytol.

Vzhľadom na nájdené nedostatky (formálne aj technické) je možné konštatovať, že nie je možné dostatočne vyčerpávajúco hodnotiť statickú spoľahlivosť zákrytovej dosky, pretože táto bola vyhotovená u dodávateľa a na stavenisko dovezená. K prefabrikovanému výrobku neboli v zmysle STN EN 13369 zhotoviteľom/dodávateľom (prefabrikátu) dodané príslušné technické podklady, resp. technická dokumentácia. Najzávažnejšia je najmä absencia výrobnej dokumentácie, ktorej obsahom sú výrobné výkresy s podrobnosťami o betónových prefabrikátoch a podrobnosti o výrobe s požadovanými vlastnosťami materiálov.

Vzhľadom na jestvujúce poruchy je možné konštatovať, že tieto významne ovplyvňujú trvanlivosť, spoľahlivosť a prevádzkovú životnosť zákrytovej dosky. Preto bolo objednávateľovi odporúčané ako nevyhnutné doplniť príslušné technické podklady (prefabrikátu) a na základe relevantného statického posudku zhodnotiť spoľahlivosť zákrytovej dosky a podľa výsledkov navrhnúť prípadné sanačné opatrenia (sanáciu jestvujúcich trhlín, prípadne zosilnenie).

Záver

Keďže objednávateľ nebol spokojný s kvalitou dodanej prefabrikovanej zákrytovej dosky a na základe výsledkov vykonaného posúdenia jej technického stavu nebolo možné vyčerpávajúco preukázať jej statickú spoľahlivosť a trvanlivosť, zákrytová doska bola neskôr demontovaná a nahradená novým výrobkom vyhotoveným v zmysle pôvodnej projektovej dokumentácie. Poškodená doska bola po demontáži na stavenisku rozbitá búracím kladivom na menšie časti. Pri asanácii dosky sa potvrdili predpokladané technické nedostatky, najmä absencia hornej výstuže, ale bola tiež spozorovaná nedostatočná súdržnosť betónu s výstužou. Situáciu pri asanácii dosky ilustrujú obr. 7 a 8.

Obr. 7 – Fragment dosky bez betonárskej výstuže

Obr. 8 – Pomerne neporušená vrstva betonárskej výstuže

Literatúra

BVK-PRO, s.r.o. Posúdenie technického stavu zákrytovej dosky kanalizačnej čerpacej stanice, 12/2023
HYCO Projekt, a.s. Výkres tvaru a výstuže stropnej dosky KPS1, 07/2022
SW Umwelttechnik Magyarország Kft. Stanovisko zhotoviteľa, 11/2023
SW Umwelttechnik Magyarország Kft. Vyhlásenie o parametroch SW-FER-CE-4-2020-4-1, 04/2020
STN EN 1990 Zásady navrhovania konštrukcií
STN EN 1991 Zaťaženia konštrukcií
STN EN 1992 Navrhovanie betónových konštrukcií
STN EN 13369 Všeobecné pravidlá pre betónové prefabrikáty
STN ISO 13822 Zásady navrhovania konštrukcií, Hodnotenie existujúcich konštrukcií
STN 73 1201 Navrhovanie betónových konštrukcií (1986)