asb-portal.cz - Odborný portál pro profesionály v oblasti stavebnictví
Partneři kategorie

Možnosti aplikací kompozitních konstrukcí

27.12.2012
Kompozitní tažené profily se ve střední Evropě vyrábějí už řadu let, největšího rozmachu se dosáhlo v devadesátých letech minulého století. Firmy, které se do tohoto oboru pustily, si nejdříve musely prošlapat cesty u projektantů, konstruktérů, provozovatelů a investorů. Současně bylo nutné získat i potřebné certifikáty od autorizovaných zkušeben. Ukázalo se však, že pro zkoušení kompozitů nebyly zavedeny metodiky, a proto byla řada výrobků nejprve testována ve zkušebnách technických univerzit a výsledky byly potom předávány k posouzení dál.
V těchto nedávných dobách se tomuto oboru věnovali nejvíce na Fakultě stavební VUT v Brně a ve Slovenské akademii věd v Bratislavě, konkrétně na pracovišti prof. Alexandra Tesára. Dnes se kompozitní konstrukce běžně uvádějí v projektech jako standardní materiály nahrazující především nerezovou ocel. Pro svoje vlastnosti, jako je nekorozivnost, vysoká pevnost a dlouhodobá provozní životnost, nacházejí uplatnění všude tam, kde působí agresivní prostředí.

Kompozitní konstrukce a výrobky pro vodohospodářství a stavebnictví
Z kompozitních profilů a polotovarů se navrhují, vyrábějí a na staveništích montují standardní i zákaznické konstrukce a prvky určené zejména pro stavební části. Kompozity našly uplatnění na stavbách, jako jsou čistírny odpadních vod, vodojemy, vodní díla, odlehčovací komory, podzemní kolektory, jako příslušenství mostů, silničních komunikací a v mnoha dalších oblastech.

ČOV a vodárny
Jedna z prvních velkých kompozitních staveb je ČOV v Modřicích u Brna. Jedná se zároveň o referenci, která je názornou ukázkou toho, jak vypadají tyto výrobky po deseti letech v náročném prostředí (obr. 1). Čas například ukázal, jakou významnou funkci v materiálové struktuře kompozitů má podpovrchová rouška. Ta totiž zamezuje vzlínání skelných vláken a jejich zadírání do pokožky. Svoji významnou roli v tom hraje i matrice (pryskyřice). Nejlevnější pryskyřici z orthoftalického polyesteru totiž zničí slunce už během dvou letních období.

Pro toto venkovní prostředí je ideálním řešením, opatří-li se alespoň zábradelní madla povrchovým nátěrem. To však často investor odmítá kvůli vyšší ceně.

Přesto se však kompozitní profily bez podpovrchové roušky v kombinaci s nekvalitní pryskyřicí do Evropy dovážejí a úspěšně aplikují. Na stavbách se totiž prosazují právě díky nízké ceně, která je bohužel pro vyšší zhotovitele většinou jediným kritériem.

Další velká kompozitní aplikace v roce 2008 je na městské ČOV v Budapešti (obr. 2). Jsou zde instalovány nejen klasické zámečnické konstrukce, ale i kompozitní poklopy, které byly tehdy novinkou. Ty byly prosazeny díky změně projektu a jejich množství je kolem 2 000 metrů čtverečních včetně usazovacích rámů. Všechna venkovní madla zábradlí jsou zde navíc opatřena ochranným povrchovým nátěrem.

Odlehčovací komory
Kompozitní prvky se na Slovensku osvědčily i v odlehčovacích komorách. Zde je největší výhodou jejich životnost, snadná montáž a opracování na místě ve ztížených podmínkách a také jejich pružnost. Pružné tyče, které slouží jako česle, totiž plní částečně i samočisticí funkci. Důležité je i to, že jde o nekovový materiál, který se z těchto nehlídaných prostorů nebude ztrácet. Tyto konstrukce se v současné době neustále vyvíjejí a modifikují na základě monitorování komor v Pezinku ve spolupráci se Slovenskou technickou univerzitou v Bratislavě.

Obr. 3 Vodárna v Bratislavě (2012) Obr. 4 Odlehčovací komora v Pezinku
Obr. 5 Pontony v Lannově loděnici v Českých Budějovicích

Pontony
Plovoucí mola jsou výsledkem spolupráce mezi odborníky z technických univerzit, výrobcem betonových a kompozitních prvků. Tato mola jsou ze zvláštní materiálové kombinace, a to z betonu, polystyrenu a kompozitu. Na obr. 5 je vidět montáž kompozitních prvků a dokončená sestava plovoucích mol na Vltavě v Českých Budějovicích.

Kdo jsou výrobci poklopů v EU
Mezi novější výrobky, které se nedávno objevily na trhu, jsou lisované poklopy a rámy. Vhodnou volbou materiálu a technologie výroby bylo dosaženo zařazení do skupin od A15 (1,5 t) až po D400 (40 t), tj. nejvyšší nosnosti požadované na silničních komunikacích (obr. 6). Kompozitní poklopy však dosáhnou této nosnosti při čtvrtinové vlastní hmotnosti a jako bonus přinášejí chemickou a korozní odolnost, elektrickou a tepelnou nevodivost, nižší hlučnost provozu a také nenahraditelnou výhodu v tom, že nejsou vykupovány ve sběrnách druhotných surovin.

Existence těchto výrobků se však zoufale nelíbí ocelářům, a proto asi bylo vyvoláno jednání odborné komise EU (označené jako CEN/TC 165/WG 04) k aktualizaci normy EN 124.

Zvláštní skutečností je to, že na této komisi bylo v roce 2011 oficiálně konstatováno, že jediný výrobce lisovaných kompozitních poklopů v EU s platným certifikátem je firma z České republiky.

Kompozitní konstrukce v podzemních kolektorech
Kompozity našly svoje uplatnění také v podzemních kolektorech. Velkou výhodou jsou jejich vlastnosti jako nekorozivnost, elektrická nevodivost, nízká hmotnost a snadná montáž ve stísněných prostorech. Z kompozitů se dělají nejen kabelové nosiče, ale i konzoly na rozvod vody, páry a plynu.

Další prvky pro vodní hospodářství
Z kompozitů se vyrábí spousta dalších prvků, které úspěšně nahrazují ocel, jež běžně koroduje nebo se záhadně ztrácí. Jsou to například norné stěny, přechodové můstky, žebříky a také vodočetné latě (obr. 8).

Kompozitní výrobky pro dopravu
Pochůzné rošty

Kompozitní pochůzné rošty se podle způsobu výroby rozlišují na lité (vyrobené litím do formy) a skládané (složené z tažených tyčí). Rozdíl mezi nimi je tento: lité rošty ve tvaru mříží mají oproti skládaným menší objem skelné výztuže, ale mohou být uloženy po obvodě, což může vést k jejich vyšší tuhosti. Skládané rošty obsahují podpovrchovou roušku, která obaluje skleněnou výztuhu a zabraňuje pronikání nebezpečného UV záření a chemikálií dovnitř materiálu. Vyznačují se tedy vyšší životností na otevřených prostranstvích a v agresivním prostředí. Z tohoto důvodu byly v ČR skládané rošty schváleny k zakrytí zrcadel na dálničních mostech.

Poklopy
Kompozitní poklopy se v dopravě používají k zakrytí kanalizačních a revizních šachet. Jejich nosnost závisí na účelu a umístění. Pro umístění ve vozovce je požadavek na třídu D (400 kN), poklopy v chodnících bývají dimenzovány na nosnost třídy C (250 kN).

Zábradlí
Ochranné zábradlí se dodává v mnoha různých variantách. Pro kotvení shora přes patku, z boku nebo do betonu, s výplněmi vodorovnými nebo svislými, popřípadě s plnou výplňovou deskou odolávající rázům.

Lávky
Pochůzné lávky a můstky jsou celokompozitní, sestavené z nosné konstrukce, roštů, zábradlí, žebříků nebo i schodišť. Na obr. 12 je zobrazena zavěšená dvojitá revizní lávka pod dálničním mostem v Trmicích o délce 1,2 km.

Zesilování betonových konstrukcí
Porušené stavební konstrukce lze sanovat pomocí vnějších kompozitních prvků (tyče, lamely). Uhlíkové lamely, dnes už běžné sanační prvky, mají pevnost v tahu až 3 000 MPa.

Pro vyztužování nových stavebních konstrukcí slouží tyče z kompozitu s uhlíkovými nebo skleněnými vlákny. Lze je využít k vyztužování betonu, zdiva, v některých případech i dřeva. Tyto tyče ze skleněných vláken dosahují téměř dvojnásobně vyšší pevnosti než ocelové.

Vnitřní kompozitní výztuže slouží k zesilování betonových konstrukcí všude tam, kde by se jednalo o náhradu nerezové oceli.

Obr. 9 Montáž pochůzné konstrukce mezi mosty Obr. 10 Poklopy na R1 u Nitry
Obr. 11 Poklopy kabelových šachet na R1 Obr. 12 Revizní lávka v Trmicích (2005), jedna z největších kompozitních aplikací v Evropě
Obr. 13 Uhlíkové lamely po tahové zkoušce – lepidlo odtrhlo i vrstvu betonu Obr. 14 Kompozitní výztuže před zabetonováním
Obr. 15 Tvary kompozitních výztuží do betonu

TEXT: Ing. Miloš Filip
FOTO: Prefa Kompozity

Miloš Filip je ředitel společnosti Prefa Kompozity, a. s.

Článek byl uveřejněn v časopisu Inžinierske stavby/Inženýrské stavby.

Komentáře

Prepíšte text z obrázku do poľa. Ak nedokážete text rozoznať, kliknite na obrázok.

Další z Jaga Media