1

7. Diagnostika zděných konstrukcí

Libor Žídek

Jan Hurta

Vytvořeno za podpory projektu FRVŠ č. 2529/2009

Technická měření a diagnostika staveb

2

Problematika starších zděných konstrukcí

• Materiálová charakteristika zdiva (dříve používanénepálené cihly)

• Složení zdiva (u masivních konstrukcí může být zdivo provedeno pouze v povrchové – pohledové vrstvě, ve střední části konstrukce může být využito smíšeného zdiva - zbytků kamene, cihel prolitých maltou, maltovélože naneseno pouze na části cihelných prvků)

• Stavební zásahy z minulosti (objekt, nebo konstrukce mohla v minulých letech projít celou řadou rekonstrukcía přestaveb, mohlo dojít ke změnám - šířka zdiva, zřízení, nebo zrušení otvoru)

• Vazba zdiva (v případě, že jednotlivé vrstvy nejsou navzájem provázány – důsledkem je špatný přenos zatížení)

3

• Nedostatečná prostorová tuhost zdiva (absence zajištění zdiva ve vodorovném směru, sanaci je možnéprovést pomocí ocelových táhel)

• Vlhkost zdiva (kromě snížení tepelně-izolačních schopností se vlhkost podílí na snížení únosnosti a urychlení degradačních procesů)

• Trvanlivost zdiva (vlivem střídavého zmrazovánía rozmrazování, negativní vliv solí a následné porušenístruktury cihel krystalizačními tlaky)

• Změny v užívání, nebo zatížení konstrukce

• Poruchy, především trhliny ve zdivu (obvodové stěny, sloupy, příčky – u trhlin se sleduje šířka, délka a hloubka, nesmíme ale zapomenout na směr trhliny a její vztah k uspořádání cihelných prvků ve zdivu)

4

Pevnost v tlaku na vzorcích odebraných z konstrukce

• Postup stanovení pevnosti v tlaku zdících prvků je určen ČSN EN 772-1.

• Průměrná pevnost v tlaku se stanoví z předepsaného počtu celých cihel.

• Minimální počet je 6 ks, ale záleží na velikosti konstrukce.

• Norma připouští provádět tloušťky na reprezentativních tělesech, která jsou vyřezána z různých míst prvků(na kraji, ve středu konstrukce).

• Normalizovaná pevnost v tlaku se získá přepočtem zdících prvků na pevnost ve stavu přirozené vlhkosti (6±2 %) a vynásobí se součinitelem vlivu výšky a šířky tělesa. Normalizované zkušební těleso má rozměr 100×100 mm.

5

Součinitel vlivu výšky a šířky zdicích prvků

Poznámka: Lineární interpolace je povolena.

-

0,65

0,75

0,95

1,10

1,15

0,70

0,75

0,90

1,10

1,25

1,35

0,70

0,75

0,90

1,10

1,25

1,35

0,75

0,85

1,00

1,20

1,35

1,45

0,85

0,95

1,15

1,30

1,45

1,55

50

65

100

150

200

250 nebo

větší

250 nebo větší20015010050

Nejmenší vodorovný rozměr zdícího prvku (mm)Výška

zdícího

prvku (mm)

6

Pevnost v tlaku na tělesech vyrobených z jádrových vývrtů

• U zděných konstrukcí s kvalitním maltovým ložem je obtížné vyjmout ze zdiva celé, nepoškozené vzorky cihel. Z tohoto důvodu je vhodné pro odběr vzorků využít jádrových vývrtů.

• Z jádrových vývrtů lze vyřezat reprezentativní vzorky.

• V praxi se využívají vývrty o průměru 50 mm.

• Při zkoušení jádrových vývrtů provedených vodorovnýmsměrem se potýkáme s problémem, že směr zatěžovánívzorku není totožný se směrem zatížení v konstrukci.

7

• Z praxe lze doporučit provedení jádrového vývrtu o průměru větším než 75 mm do vazáku. U tohoto způsobu odběru je vhodné odebrat vývrt přes celou délku cihly.

• V takového vývrtu lze vyřezat pravidelné těleso o rozměru 50×50×290 mm, které je vhodné pro zkoušku pevnosti v tahu za ohybu, vzdálenost podpěr 200 mm. Po zlomení tělesa lze z rozlomeného vzorku vyřezat několik krychlí o hraně 50 mm a ověřit pevnost cihly v tlaku směru zatížení shodným se zatížením cihly v konstrukci. Větší počet zkušebních těles rozdílnévlastnosti v různé hloubce prvku, nebo zdiva. U povrchu konstrukce může být zdivo degradováno – mechanickénarušení, vlhkost, zmrazovací cykly.

8

Způsob odběru jádrového vývrtu ze zděné konstrukce

9

Schéma odběru jádrového vývrtu ze zděné konstrukce

10

Vyřezané vzorky pro ověření pevnosti v tahu za ohybu a tlaku cihelného prvku

11

Pevnost v tlaku - nedestruktivně

• Zkušební metody vychází z metod používaných pro betony dle ČSN 73 1373 (Tvrdoměrné metody zkoušení betonu.

• Pro zkoušení cihel se používá Waitzmannův tvrdoměr a metoda odrazová – Schmidtovo kladívko.

12

• Waitzmannův tvrdoměr je upravené Poldi kladívko, které sloužípro zkoušení tvrdosti oceli.

• Vlastní tělo Waitzmanova tvrdoměru je ocelové razidlo se dvěmi kuličkami o průměru 10 a 20 mm.

• Menší kulička se zatlačuje do ocelového srovnávacího prvku. • Větší kulička se při zkoušce opírá přes papírovou fólii o zkušební

vzorek.• Zkouška probíhá úderem kladiva do těla razníku.• Pro vyhodnocení zkoušky se změří průměry vtisků na zkoušeném

vzorku a srovnávacím prvku. Dle změřených průměrů je možnév přiložené tabulce odečíst pevnost v tlaku cihelného zdiva.

• Zkoušky lze provádět i v konstrukcích, kde nejsou cihly dobře zakotvené. Výsledky jsou vcelku objektivní, ale velmi pracnéna vyhodnocení naměřených jednotlivých vtisků.

13

• Pro zkoušky cihelných prvků se používá odrazový tvrdoměr typu LB.

• Rozdíl mezi tvrdoměrem Schmidt LB a L je výrazněmenší poloměr kulové plochy razníku tvrdoměru LB.

• Kalibrační vztahy v normě jsou uvedeny pouze pro beton.

• Pro cihelné prvky je experimentálně vytvořeno několik kalibračních vztahů pro staré a nové cihly.

• Po zabroušení povrchu cihel se provede min. 5 ks, optimálně 8 až 10 ks zkoušek.

• Hodnoty platných měření se nesmí lišit o 20 % od průměrné hodnoty. Ostatní hodnoty jsou vyloučeny, minimální počet pro výpočet průměrné pevnosti je 5 zkoušek.

14

• Je možné upřesnit korelační vztah mezi tvrdostístanoveným odrazovým tvrdoměrem a pevností v tlaku na vzorcích odejmutých z konstrukce.

• Zkušební vzorky se před zkouškou upnou do lisu na cca 10 % předpokládané pevnosti.

• Pro tento typ zkoušky je vhodné získané výsledky srovnat s destruktivními zkouškami.

• Tvrdoměrné metody jsou vhodné pro cihly plné pálené, u voštinových cihel a děrovaných tvarovek nejsou vhodné.

15

Metody zjišťování pevnosti malty ve spárách

• Vrypové metody (na základě vhodných kalibračních vztahů).

• Metody lokálního porušení, hloubka navrtání na základěkalibračních vztahů.

• Na základě obsahu pojiva stanoveného z chemického rozboru.

• V případě dostatečně velké tloušťky ložných spár a dostatečné pevnosti malty lze pro zkoušku pevnosti v tlaku použít vzorky vyrobené ze spár. Zkouška se provádí dle ČSN EN 1015-11.

16

• Rozhodujícím parametrem je tloušťka ložné spáry.• U starších konstrukcí je tloušťka ložné spáry do 15 mm.• Jednou z možností je vtlačování tělíska (indentoru)

do maltového lože.• Nejvhodnějším tvarem indentor je válcové tělísko

s průměrem 4 mm s ryskami po 5 mm. Indentorje zatlačován do malty energií 1 J, to odpovídá úderu kladiva o hmotnosti 1 kg a vzdálenosti 100 mm.

• V odborné literatuře je uveden kalibrační vztah, ale vzhledem výraznému ovlivnění lidskou chybou se tato metodika často nepoužívá.

17

Schmidt PM

• Kyvadlový indentor pracuje s konstantní energií úderu.

• Úderník s razníkem o průměru 8 mm opisuje půlkruhovou dráhu a dopadá na povrch malty v ložné spáře a následně se odrazí.

• Z hodnoty odrazu lze odvodit pevnost malty.

18

Ověření pevnosti v tlaku pomocímetody lokálního porušení

• V praxi nejvíce používané – ověření pevnosti upravených vrtaček.

• TZÚS – upravená ruční vrtačka (Kučerova vrtačka).• Metoda založena na vztahu pevnosti a odporu malty

proti vnikání vrtáku, resp. hloubky navrtání. Průměr vrtáku u ruční vrtačky je 8 mm.

• Z důvodu oblíbenosti této metody, ale velké fyzickénámahy byla vyvinuta elektrická aku vrtačka PZZ 01. Průměr vrtáku u PZZ 01 je 6 mm.

• Po nastavení předepsaného stupně otáček (dle zvoleného materiálu) je rychlost vrtání závislána přítlaku, který je hlídám pružinou.

19

Pracovní postup:• Očištění zdiva, především ložné spáry minimálně 20 mm od líce

zdiva, cihelné zdivo se očistí.• Výběr zkušebního místa v tlačené oblasti prvku. (ve vzdálenosti

50 mm od styčné spáry a následně od 40 mm od předchozího zkušebního místa).

• Nastavení stupnice do polohy 1 pro malty a stupeň 2 pro cihelnéprvky.

• Hloubka navrtání se zaměří posuvným měřidlem. Zkušební místo je platné, pokud průměr ze tří hodnot se neliší o více než 30 %. Případně se provede nový vrt a nevyhovující se vyloučí. Pokud nový vrt nevyhovuje předepsanému doporučení, se zkušebním místem se neuvažuje.

• Informativní hodnoty pevnosti v tlaku míst se porovnají s kalibračníkřivkou, nebo tabulkou, pro užitý stupeň 1 nebo 2.

• Pozor: Kalibrační vztahy jsou rozdílné pro ruční upravenou vrtačku a elektrickou PZZ 01.

20

21

22

Kalibrační vztah pro PZZ 01 pro malty(stupeň č. 1)

1,0581,4471,9373,027

1,1571,4462,0363,126

1,1551,5452,1353,325

1,1541,5442,2343,524

1,2531,6432,3333,723

1,2521,6422,3324,022

1,2511,7412,5314,221

1,3501,7402,6304,520

1,3491,8392,7294,919

1,3481,8382,8285,218

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

23

Kalibrační vztah pro PZZ 01 pro cihly(stupeň č. 2)

7,42110,211

6,2307,52010,710

6,3297,71911,29

6,4287,91811,98

6,5278,21712,77

6,6268,41613,86

6,7258,71515,15

6,9249,01416,94

7,0239,31319,53

7,2229,71223,82

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

Pevnost

v tlaku

[MPa]

Hloubka

vrtu

[mm]

24

Ověření vlhkosti zdiva• Elektrické – odporové vlhkoměry.• Vlhkoměry jsou určeny převážně pro dřevo, pro ostatní materiály

je nutné zjištěné hodnoty korigovat pomocí kalibračních vztahůpro ověřovaný materiál.

• Odběr sekaných, nebo jádrových vzorků ze zdiva. • Při odběru jádrových vzorků je pro stanovení vlhkosti nutné vzorky

ponechat min. 24 hodin v prostředí místa odběru. Při odběru dochází k zahřívání vrtací korunky třením, zahřátí vzorku a ovlivněnívýsledné vlhkosti. Po navrtání zdiva je vhodné prořezanou část na povrchu stěny utěsnit tenkou, ale souvislou vrstvou silikonu. Po 24 hodinách, kdy dojde k vyrovnání vlhkost ve zdivu i prořezaném vzorku, je možné silikonovou vrstvu odstranit a vzorek vylomit.

• Je nutné dbát na to, aby při odběru vzorku nedošlo k jeho ovlivněnívlhkosti. Ihned po odběru se musí vzorek vložit do suché hermeticky uzavřené nádoby. Při vážení se doporučuje vážit vzorek i s přepravní nádobou, aby se vyloučila chyba měření – kondenzace vody na stěnách nádoby. Hmotnost suché nádoby od této zváženéhmotnosti odečíst.

• Vysušení vzorků se provádí při teplotě 105°C. Vlhkost se vypočítájako podíl vody ve vzorku k vysušené hmotnosti vzorku. Výsledek se uvádí v procentech.