Články, Poruchy, Technologie

Zpevňující injektáže cihelného zdiva kleneb v historické budově Tesla Jihlava

V souvislosti s rozmachem průmyslu na počátku 19. století vznikaly na českém území první tovární budovy, do kterých se postupně začala soustřeďovat tehdejší manufakturní výroba. Tyto zprvu jednotlivé objekty se postupně rozrostly na rozsáhlé tovární komplexy, často situované v těsném sousedství historického centra měst. Většinou již dávno neplní svoji původní úlohu a jejich technický stav je mnohdy natolik špatný, že představují podstatný problém pro majitele i okolí.

V minulosti byly takové objekty bez slitování demolovány, dnes je k této problematice přistupováno podstatně citlivěji, protože je na ně již nahlíženo jako na architektonické památky. Příkladem revitalizace staré industriální stavby, provedené ve velkorysém měřítku, je sanace bývalého areálu Tesla v Jihlavě.

Situace areálu bývalé továrny a jeho budoucí využití:

1. Technologický park, galerie a kavárna; 2. Domov seniorů; 3. Lékařský dům; 4. Administrativa; 5. Školicí středisko; 6. Hotel ***; 7. Nájemní bydlení, prádelna; 8. Mateřská škola; 9. Bytový dům s wellness (novostavba); 10. Bytový dům (novostavba)

Historie, současnost a budoucnost lokality

Historie areálu se začíná psát na počátku 19. století, kdy do Jihlavy přichází Johann Tost. Postupně skoupil několik domů v oblasti tehdejšího Špitálského předměstí a nechal vystavět tovární objekt na výrobu sukna. Na výstavbu získal dotaci ve výši 1 000 000 zlatých od Ministerstva války Rakouského císařství, které předpokládalo, že vzniklá společnost „C. k. privilegovaná továrna na sukna v Jihlavě Johann Tost“ bude zajišťovat výrobu látek pro armádní potřeby ve velkém měřítku. Z celého projektu nakonec sešlo, protože továrna, i přes další štědré subvence a bankovní úvěry, v roce 1811 zbankrotovala. Vyrovnání pohledávek provázely složité soudní spory, které se táhly až do roku 1843.

V roce 1851 je do objektu bývalé soukenické firmy umístěna tabáková továrna, kterou státní správa přemístila z obce Louka u Znojma, aby tak čelila nezaměstnanosti, spojené s úpadkem soukenického řemesla v jihlavském regionu. Výroba se rozrostla natolik, že jsou v roce 1856 přistavěny další budovy a tento rozvoj pokračuje až do 30. let 20. století, kdy je stavební rozvoj lokality ukončen. Produkce tabákových výrobků v Jihlavě trvala až do roku 1958, kdy byla přesunuta do Kutné Hory, a do areálu se přestěhovala výroba elektrotechnických součástek n. p. TESLA. Tovární areál bez možnosti dalšího územního rozvoje přestává potřebám společnosti dostačovat, proto je v roce 1985 zahájena výstavba nového komplexu v městské části Hruškové Dvory, kde Tesla Jihlava, s. r. o., sídlí dodnes.

V roce 2007 od společnosti Tesla Jihlava odkupuje areál developerská společnost Corbada, a. s., která má v plánu postupné oživení celého komplexu bývalých továrních budov. Za cíl si klade vytvoření multifunkčního areálu, který má poskytnout prostory pro různé obory činností – zdravotnictví, péče o seniory, mateřská škola, bydlení, školicí středisko, technologický park, galerie atd. Od roku 2012 je v provozu celé severní křídlo areálu, kde se nachází Lékařský dům a Domov seniorů, a dále Školicí středisko v západním křídle. Na začátku roku 2014 se v pokročilém stadiu realizace nebo těsně před dokončením nacházely objekty hotelu, budovy administrativy a novostavba bytového domu, umístěná v centrálním prostoru komplexu. Zároveň byly zahájeny práce na objektu východního křídla, kde má být umístěn Technologický park, galerie, kavárna a bytové domy. Dále popisovaná sanace se týkala právě tohoto rozsáhlého objektu.

Technický stav objektu a projekt sanace
Objekt Technologického parku s galerií a kavárnou, umístěný ve východním křídle areálu, vyžadoval podstatné rozšíření užitné plochy pro umístění provozních technologií nezbytných pro provoz budovy (strojovna VZT, datové centrum atd.). Proto byla projektantem navržena nástavba objektu v 5. NP, přičemž pro poslední dvě podlaží se počítalo s odstraněním dřevěných trámových konstrukcí a jejich náhrada železobetonovým monolitickým stropem se systémem nosných sloupů. Na základě výsledků odborných průzkumů bylo ověřeno, že u objektu se nevyskytují žádné závažné statické poruchy a technický stav odpovídá jeho stáří. Značná degradace se projevila především u dřevěných prvků konstrukcí stropů a krovů. Proto bylo navrženo jejich kompletní vybourání.

Statickým výpočtem byly posuzovány základové konstrukce a svislé nosné konstrukce, zda vyhoví na nové zatížení. Z posudku vyplynulo, že bude potřeba provést zesílení sice pouze 4 ks masivních cihelných pilířů v 1. PP, ale dále celkem 62 ks pilířů v 1. NP, u kterých by došlo k přetížení o cca 90 %! Pro zesílení dříků pilířů v 1. PP bylo navrženo provedení železobetonových objímek ze stříkaného betonu s tuhou výztuží z prutů betonářské výztuže. Zesílení dříků pilířů v 1. NP pak projektant navrhl z ocelových objímek, zhotovených z úhelníků (instalovaných na nároží pilířů) a pásové oceli (vodorovných převazujících pásků) s následným omítnutím cementovou maltou. Pro těsné spojení ocelové objímky s cihelným pilířem byla předepsána aktivace ocelových pásků nahříváním před jejich instalací k nárožním úhelníkům, provedené přivařením.

Schémata zesílení cihelného pilíře ŽB objímkou ze stříkaného betonu v 1. PP (vlevo) a ocelovou objímkou v 1. NP (vpravo). Tvarově problematickou oblast zhlaví pilířů se zaklenutými klenebnými pásy bylo navrženo proinjektovat polyuretanovou pryskyřicí (vpravo).Schémata zesílení cihelného pilíře ŽB objímkou ze stříkaného betonu v 1. PP (vlevo) a ocelovou objímkou v 1. NP (vpravo). Tvarově problematickou oblast zhlaví pilířů se zaklenutými klenebnými pásy bylo navrženo proinjektovat polyuretanovou pryskyřicí (vpravo).

Zesilující injektáž zhlaví cihelných pilířů
Zesilování cihelných pilířů tzv. bandážováním je známá a zavedená technologie, i když její provádění je poměrně technologicky náročné, zejména z důvodu nahřívání převázek z ocelové pásoviny, zajišťující efekt předepnutí. Podstatně náročnější se v tomto případě jevila potřeba zpevnění oblasti zhlaví pilířů, do kterého byly zaklenuty podélné a příčné klenebné pásy, nesoucí cihelné stropy, které mají tvar tzv. české placky. Na dnešní poměry se jedná o geometricky „příliš složité“ konstrukce, kdy řešit zpevnění tohoto detailu bandážováním by nebylo technologicky jednoduché, nemluvě o finanční stránce věci. Proto bylo navrženo zpevnění zdiva injektáží, přičemž projektant předepsal injektáž chemickými materiály, konkrétně polyuretanovou pryskyřicí. Důvodů pro návrh tohoto řešení měl několik:
– požadavek eliminace použití mokrého procesu,
– požadavek na rychlé dosažení konečných pevností injekčního materiálu,
– požadavek na co nejmenší přitížení stávajících nosných pilířů,
– požadavek na napěňující efekt pro lepší prosycení zdiva a snadnější vyplnění předpokládaných dutin v cihelném zdivu,
– požadavek na malý průměr injekčních vrtů vzhledem k mechanickým parametrům původních cihel a poměrně velké kubatuře zdiva.

Injekční materiály na bázi cementu nejsou schopny tyto požadavky v žádném případě splnit. Navíc, jako by to projektant tušil, injekční práce v reálu probíhaly za nepříznivých klimatických podmínek v období zimních měsíců na začátku roku 2014, což by bylo pro injektáže cementem zásadně limitující. I pro aplikaci polyuretanové pryskyřice bylo nutno vytvořit vhodné podmínky, ale jejich zajištění bylo podstatně jednodušší.

Všechny požadavky projektanta nejlépe splňovala polyuretanová pryskyřice CarboPur WF, která se pro podobné případy používá často. Bývá častěji používána jako injekční materiál určený pro utěsňující práce, ale zároveň její velice dobré mechanické parametry umožňují použití pro zpevňující aplikace cihelného, kamenného nebo smíšeného zdiva a betonových konstrukcí.

Zesílení zhlaví cihelných pilířů armovanou injektáží polyuretanovou pryskyřicí CarboPur WF a bandážováním ocelovými objímkami – původní stav po odstranění omítek, realizace vlastních injektáží a výsledný stav těsně před omítnutím cementovou maltouZesílení zhlaví cihelných pilířů armovanou injektáží polyuretanovou pryskyřicí CarboPur WF a bandážováním ocelovými objímkami – původní stav po odstranění omítek, realizace vlastních injektáží a výsledný stav těsně před omítnutím cementovou maltouZesílení zhlaví cihelných pilířů armovanou injektáží polyuretanovou pryskyřicí CarboPur WF a bandážováním ocelovými objímkami – původní stav po odstranění omítek, realizace vlastních injektáží a výsledný stav těsně před omítnutím cementovou maltou

Projektem bylo provedení zpevňujících injektáží specifikováno poměrně stručně. Projektant se omezil na doporučení rozmístění vývrtů pro injektáž v rastru cca 150×150 mm s minimálním úklonem 20 °. Při provádění vývrtů nesmělo dojít k ohrožení únosnosti zdiva. Požadavek na zesílení zdiva byl specifikován dosažením minimální charakteristické pevnosti fk = 2,5 MPa. Před vlastním zahájením prací měly být provedeny ověřovací zkoušky injektovatelnosti zdiva, na základě kterých by se případně upravil rastr a průměr injekčních vrtů.

Provedením ověření injektovatelnosti zdiva ve zhlaví pilířů se potvrdily předpoklady projektanta, takže na vrtném rastru nebylo potřeba nic měnit. Bylo také ověřeno, že použitý průměr vrtů 14 mm bude naprosto dostačující. Nepříjemným překvapením bylo zjištění, že cihly mají velice nízkou pevnost, což ale zase „usnadnilo“ vlastní vrtací práce. Bohužel se také potvrdil předpoklad, že v masivních zhlavích pilířů se nacházejí kaverny, což následně mělo vliv na skutečné spotřeby injekčního materiálu.

Realizace zpevnění podloží pod roznášecími bloky ŽB sloupů ve 2. NP, přenášejících zatížení do zesilovaných pilířů v 1. NP – původní stav s kamenným blokem základu a dřevěným sloupem s ocelolitinovou patkou (vlevo) a zpevňující injektáž centrální části zhlaví pilířů pryskyřicí CarboPur WF z úrovně 2. NP (vpravo)Realizace zpevnění podloží pod roznášecími bloky ŽB sloupů ve 2. NP, přenášejících zatížení do zesilovaných pilířů v 1. NP – původní stav s kamenným blokem základu a dřevěným sloupem s ocelolitinovou patkou (vlevo) a zpevňující injektáž centrální části zhlaví pilířů pryskyřicí CarboPur WF z úrovně 2. NP (vpravo)

Právě zjištění relativně nízké pevnosti cihel vedlo k tomu, že bylo doporučeno provedení tzv. armované injektáže. Princip této technologie je jednoduchý, ale výsledek je velmi účinný. Navíc na odsouhlaseném způsobu provádění nebylo potřeba nic měnit. Do vývrtů se před injektáží vložily pruty betonářské výztuže a následně se provedla injektáž pryskyřicí CarboPur WF. Opatřením bylo dosaženo „sešití“ jednotlivých vrstev zdiva, které tak mohou lépe spolupůsobit a přenášet zatížení do nosného pilíře.

Tímto způsobem bylo provedeno zpevnění všech zhlaví celkem 62 ks pilířů v 1. NP a 4 ks pilířů v 1. PP. Následně bylo ještě rozhodnuto o zpevnění podloží pod železobetonovými patkami nových nosných sloupů ve 2. NP, které nahradily původní dřevěné sloupy s ocelolitinovými hlavicemi a patkami. Mělo se tak eliminovat riziko vyplývající z případných kaveren, které se nemuselo podařit vyplnit při injektáži zhlaví pilířů z úrovně 1. NP. Tyto injektáže se proto realizovaly z úrovně podlahy v 2. NP a v podstatě se provedlo proinjektování centrální části zhlaví pilířů mezi zaklenutými pásy stropních kleneb.

Pohled do vnitřního prostoru objektu v době budování vestavby 2. a 3. NP. Železobetonové sloupy středního traktu jsou založeny na roznášecích betonových blocích, jejichž podloží bylo před tím zpevněno injektáží pryskyřicí CarboPur WF. Ocelové ztužující prvky zajišťovaly stabilitu obvodových zdí po vybourání všech vnitřních konstrukcí.

Závěr
Při zahájení realizace sanace se zdálo, že zvládnout určený termín dokončení prací bude velice náročné. Rozsah prací byl poměrně značný, navíc komplikací bylo souběžné provádění bandážování, které ale realizovala jiná dodavatelská firma. Na stavbě se samozřejmě vyskytovaly i další profese, se kterými bylo potřeba se sladit. V čase provádění demoličních prací, které probíhaly od 2. NP výše, bylo nutné práce zcela přerušit.

Zvolená technologie zpevňujících injektáží však umožňovala reagovat rychle na jakékoli změny, které si vyžádala situace na stavbě. Nespornou výhodou byla mobilita celého technologického vybavení, která umožňovala v případě potřeby rychlý přesun na požadované místo a pokračování v práci. To bylo za daných podmínek na stavbě neocenitelné.

Jediným vážnějším faktorem, se kterým se však již dnes není problém vypořádat, byly nízké teploty, za kterých se práce musely provádět. Po mnohaletých zkušenostech je již vyvinuta metoda ohřívání injekčního materiálu v průběhu aplikace, takže ani teploty prostředí do –10 °C nemusí být překážkou.

V každém případě je možné na této úspěšně provedené realizaci demonstrovat, jak zásadní pro vlastní průběh prací je návrh vhodného typu aplikovaného materiálu. V oblasti injekčních materiálů pro sanace to v porovnání s „běžnými“ stavebními materiály platí možná dvojnásob. Nás těší, že i přes to, že zmiňovaná injekční pryskyřice CarboPur WF byla na český stavební trh uvedena před více než 20 lety, je schopna plnit i současné požadavky. Je dostatečně výkonná ve svých parametrech, ale zároveň i „přátelská“ pro realizační firmy. O tom svědčí její používání nejen pro běžné sanační práce, ale i pro práce v extrémně limitujících podmínkách. To je např. tam, kde je vyžadován trvalý styk s pitnou vodou (bez její kontaminace), tam, kde je nutná odolnost proti působení organických látek (např. benzínu, naftě, kyselinám, louhům apod.), nebo tam, kde je nutná stabilita proti účinkům ionizačního záření. Všechny tyto případy je pryskyřice CarboPur WF schopna obsáhnout.

MICHAL GROSSMANN, JAROSLAV PÁNIK
foto archiv autorů

Literatura:
1) CORBADA. Jihlavské terasy – Vaše místo pro život [online]. 2011 [cit. 2014-12-11]. Dostupné z http://www.jihlavsketerasy.cz
2) HLUŠIČKOVÁ Hana. Technické památky v Čechách, na Moravě a ve Slezsku, díl 2. H-O. 1. vydání. Praha: Libri, 2002. ISBN 80-7277-044-6.
3) SAFLEY, Thomas Max, Dana ŠTEFANOVÁ. The History of Bankruptcy: Economic, Social and Cultural Implications in Early Modern Europe. New York: Routledge, 2013. ISBN 978-0-415-68730-0.
4) STARÁ JIHLAVA. Stará Jihlava – stránky o historii města [online]. 2009-2014 [cit. 2015-01-14]. Dostupné z http://www.starajihlava.cz
5) VERBÍK Antonín, Jan JANÁK. Moravský historický sborník : Moravica historica, svazek 1. Brno: Blok, 1986.
6) VLACHYNSKÝ Ladislav, Aleš UTÍKAL. Technologický park Jihlava : Projekt zesílení pilířů OB1, OB2, OB3. Technická zpráva. Brno: ATELIÉR 90, 2013.
7) GROSSMANN Michal, Jaroslav PÁNIK a Dalibor PÁNIK. Zpevňující injektáže cihelného zdiva kleneb v historické budově Tesla Jihlava. In: sborník konference Zpevňování, těsnění a kotvení horninového masivu a stavebních konstrukcí 2015. Ostrava, Vysoká škola báňská – Technická univerzita Ostrava, 2015. ISBN 978-80-248-3672-0.

Ing. Michal Grossmann (*1966)
absolvoval Fakultu stavební VUT v Brně. Od roku 1997 se věnuje problematice injektáží konstrukcí pozemního, podzemního a inženýrského stavitelství. Pracuje ve firmě Minova Bohemia, s. r. o., jako obchodně-technický zástupce.

Ing. Jaroslav Pánik (*1963)
absolvoval Stavební fakultu, obor stavební hmoty, v Bratislavě. Od roku 1988 pracuje v oboru sanací staveb proti vlhkosti.
Je vedoucím referátu zdivo WTA CZ a jednatelem firmy Sanace a vysoušení
staveb, s. r. o., Opava.