Pojďme se společně podívat na některé dřevěné konstrukce a jejich příběhy. V seriálu o několika dílech se dozvíte například o:

• všeobecných zdrojích a příčinách poruch a havárií
• o metodách navrhování a posuzování konstrukcí a zpracování statických výpočtů
• havárii haly ze sedmdesátých let minulého století po zatížení sněhem v roce 2006
• havárii lepené střechy nad halou bazénu v roce 2000
• poruchy zastřešení aquaparků v letech 2003 až 2009
• havárii městské sportovní haly v roce 2006
• havárii výrobní haly při zatížení sněhem v roce 2006
• a nakonec havárii zemědělské haly při běžném provozu v roce 2000

1.3 Všeobecné zdroje a příčiny poruch a havárií

Pokusme se uvést přehled možných zdrojů poruch konstrukcí v závislosti na procesu projektování a provádění. Nejprve si všimneme konstrukcí, které vznikaly před prvními normami pro navrhování, tj. vesměs před dvacátým stoletím. Hodně těchto konstrukcí bylo navrženo intuitivně, bez podrobných propočtů a bez detailních návrhů detailů a přípojů. Posuzujeme-li tyto konstrukce z hlediska současných znalostí, zjistíme, že některé prvky jsou předimenzované a jiné poddimenzované, takže nevyhovují současným nárokům na spolehlivost, ale konstrukce přes tyto skutečnosti stojí a fungují.

Řešení konstrukčních detailů je současnou praxí často opomíjeno, a tak je mnohdy počítána konstrukce se zcela odlišným chováním, než předpokládá výpočetní model. Vzhledem k tomu, že poruchy a havárie mohou nastat i u konstrukcí navrhovaných v současnosti, zmiňují se některé následující body o možných současných materiálech. Výběr druhů ocelí a dřeva a materiálů na bázi dřeva v minulých dobách byl výrazně nižší než nabízí současný průmysl nyní. Poruchy nebo i havárie se mohou vyskytnout buď v době stavby nebo až po delší době provozu, někdy i po mnoha desetiletích. Mohou vést ke snížení nebo ztrátě únosnosti dílčí části konstrukce nebo k nadměrným přetvořením. Může dojít k materiálové degradaci, způsobené fyzikálními a chemickými nebo biologickými vlivy; ocel koroduje, dřevo hnije nebo je napadáno biologickými škůdci. Dále je uveden výčet možných příčin poruch a havárií.

1) Nevhodné koncepční řešení konstrukce

Tato situace nastává, když není u původního investičního záměru zastoupen nebo není slyšen názor inženýra statika schopného pracovat se zvoleným materiálem konstrukce. V současnosti jsou normy pro navrhování ocelových, dřevěných konstrukcí a železobetonových konstrukcí tak rozsáhlé, že inženýři statici jsou ve značné míře specializovaní na jednotlivé materiály a nemusí tedy vhodně zvolit koncepci konstrukce z materiálu, s nímž obvykle nepracují. Návrh architekta musí vždy vycházet ze spolupráce se statikem.

2) Nevhodná volba materiálu

Tato skutečnost je v současnosti jednak základní na úrovni druhů materiálů a jednak detailní pro ocelové konstrukce, kdy podle účelu konstrukce a podmínek, pro něž je konstrukce navržena, volíme příslušnou speciální ocel. Pro dřevěné konstrukce je tato volba snazší, klasifi kace druhu dřeva a jeho výběr je výrazně omezenější. Výběr je poměrně větší v materiálech na bázi dřeva a v možných spřažených konstrukcích.

3) Nevhodný konstrukční návrh vedoucí k nadměrným namáháním některých částí

(dominující architektonické aspekty nerespektující zákony pružnosti a pevnosti nebo sledování nevhodných ekonomických úspor)

Základním pravidlem spolehlivých a ekonomických návrhů je převod sil působících na konstrukci co nejkratší cestou do základů. Výhodné je použít co nejvhodnější způsob namáhání materiálu, který využívá maximálně pevnost materiálu. Obecně to je nejprve tah, dále tlak (pokud nepřevažují stabilitní jevy) a potom ohyb. Kroucení prosté pro uzavřené tvary je výrazně vhodnější namáhání než kroucení vázané pro otevřené průřezy.

Mezi projektanty je známé pravidlo, že konstrukce navržená tak, aby odpovídala působení sil, splňuje estetické nároky většiny uživatelů.

4) Chybný model pro výpočet nebo chybný návrh konstrukce

Modelování konstrukcí provádějí odborníci navrhující stavby od té doby, co určují vnitřní síly v konstrukcích, aby bylo možno rozměry konstrukce spolehlivě a hospodárně navrhnout a konstrukci provést. Je omylem si myslet, že modelování je produktem věku počítačů. Modelováním nemyslíme tvorbu papírových architektonických modelů tvarů konstrukcí, které rozhodně nemají potřebnou vypovídací hodnotu pro stanovení chování konstrukcí vystavených silovým účinkům.

První simulace a modely pocházejí již z doby navrhování kamenných kopulí a dómů ve středověkých dobách. Vývoj teorií navrhování konstrukcí lze datovat od roku 1825 [13]. V současnosti je pojem modelování vázán na modely pro výpočetní programy počítající na základě metody konečných prvků nebo pro prutové konstrukce používající její diskrétní variantu tzv. přímou deformační metodu.

Klíčovou volbou je správná volba použitého prvku a jeho tvarových funkcí a správné stanovení okrajových podmínek tak, aby odpovídaly skutečnému chování provedených konstrukčních detailů a detailů v uložení. Tyto zásady platí i pro konstrukce provedené dříve s pomocí ručních výpočtů. Statik musí akceptovat skutečné provedení a chování konstrukčních detailů, konstrukce se rozhodně jeho úvahám nebude podřizovat. Klasickou větou je věta pana profesora Faltuse, nestora českých inženýrů navrhujících ocelové konstrukce, kterou je na místě citovat: „Vaše teorie je zajímavá, pane inženýre, ale ví o ní ta vaše konstrukce?"

5) Chybně zpracovaná výkresová a výpočetní dokumentace

Tyto chyby jsou zdánlivě zcela banální, jde o opominutí, špatné označení prvků, materiálu, špatné kóty atd., ale tyto chyby mohu vést k závažným chybám a jejich výskyt lze maximálně snížit systémem vhodné nezávislé kontroly projektu.

6) Vadné řešení konstrukčních detailů neodpovídající navrženému modelu

Tento bod doplňuje předchozí bod 4). Pokud jsou správné úvahy při návrhu konstrukce, je třeba detail zkonstruovat tak, aby jeho chování bylo takové, jak se ve výpočtu předpokládá (tj. správné posuny, pootočení styčníků nebo uložení atp.).

7) Vadné provedení konstrukce, eventuálně podcenění fi nančních zdrojů

Chyby při provádění konstrukcí, nedodržování technologických postupů, nevhodné improvizace, zdánlivě vhodné náhle navržené náhrady (jiný materiál, jiné spojovací prostředky, zdánlivě lepší = levnější, konstrukční detail) nebo to, že chybí peníze na vyprojektované řešení, jsou také častým zdrojem poruch konstrukcí.

8) Nedostatek údržby

Zanedbaná údržba vede obvykle ke zkorodování ocelových konstrukcí, k napadení dřevěných konstrukcí hnilobou nebo škůdci. Rovněž může dojít ke špatné funkci uložení, např. k zamezení předpokládaného posuvu podpory a tím k nepředpokládanému nárůstu sil v konstrukci.

9) Nadměrné zatížení oproti účinkům uvažovaným ve výpočtu

K těmto vadám dochází velmi často při špatném ukládání střešních nebo podlahových vrstev, nebo při nepředpokládaném opakovaném zatížení sněhem, který neodtává, ale naopak mrzne a hromadí se na střeše. Rovněž nedodržení technologických předpisů dodavatelů některých částí může vést k neuvažovanému přetížení konstrukce nebo jejích částí (provádění vyrovnávacích násypů).

10) Živelná katastrofa (např. povodeň, orkán, sníh, požár) tj. zatížení vyšší než uvádějí platné normy

Zejména nyní v době možných a pravděpodobných změn klimatických podmínek se s těmito účinky můžeme setkat. Pravdou je, že dobře navržená konstrukce mající obvyklou spolehlivost snese přetížení poměrně značné, aniž dojde k její havárii.

Uvedené zdroje chyb a poruch konstrukcí mají většinou prapůvodní příčinu v „lidské stránce věci". Zdrojem problémů může být odborná neznalost příslušných pracovníků, zhoubné působení politiků nebo pomalé nefunkční legislativy či osobní ekonomické zájmy, dále snaha po uspokojení osobních ješitností, nezdravé ctižádosti a pod.

V kapitolách uvádějících příklady různých poruch, havárií eventuálně špatných návrhů jsou stručně uvedeny a rozebrány důvody, které ke konkrétním poruchám či haváriím vedly.

Další informace najdete přímo v publikaci vydané nakladatelstvím GRADA s názvem Havárie, poruchy a rekonstrukce, kterou zpracoval Milan Vašek ...