Havárie při rekonstrukci Paláce Elektra

Padající suť zasypala tři pracovníky soukromé stavební firmy, kteří v danou dobu prováděli v bezprostřední blízkosti této stěny betonáž stropní konstrukce. Jeden pracovník této firmy zraněním na místě podlehl, dva pracovníci byli převezeni s těžkými poraněními do nemocnice. Soukromá stavební firma pracovala jako subdodavatel pro jednu z největších stavebních firem na Moravě.

Fotografie uvedené v tomto příspěvku jsou pořízeny z kopie videozáznamu, jediného možného zdroje fotografií, a proto autor žádá o tolerování jejich velmi nízké kvality.

Předmět znaleckého posudku a prohlídka stavby

Předmětem podaného znaleckého posudku bylo přispět k objasnění příčin havárie - zřícení části cihelné zdi v 7. NP budovy Palác Elektra - část ?C? v průběhu provádění stavebních prací v rámci rekonstrukce objektu. Otázky, které bylo třeba ve znaleckém posudku zodpovědět, byly následující:

• Z jakých důvodů došlo ke zřícení stěny?
• Jak byla zajištěna pracovní plocha?
• Byly prováděné práce v souladu s projektem?

Zjištěné skutečnosti

Bourání předmětné stěny bylo prováděno, jak vyplývá z několika pramenů [5] (mimo jiné i ústně potvrzeno hlavním stavbyvedoucím) na příkaz stavbyvedoucího prováděcí firmy jako změna projektu. Projekčně toto bourání však není podchyceno a bylo prováděno bez vědomí projektanta [5]. Bourání bylo prováděno převážně v nočních směnách pravděpodobně v časové tísni, zbylá část zdiva nebyla zabezpečena ve směru kolmém k rovině stěny.
Způsob bourání byl prováděn tak, že v místech komůrkového zdiva byla odbourána samostatně stojící příčka v tl. 150 mm, včetně převázky v líci příčky, která byla zachována. V místech, kde zdivo (asi 45 % veškerého zdiva) bylo provedeno v tloušťce 450 mm byla odsekávána jeho část v tloušťce 300 mm a takto ?vytvořená příčka tl. 150 mm? byla ponechána. Obdobně byl odbourán betonový lem zdiva nad úrovní střešní roviny. (Tento lem nelze označit jako věnec, neboť funkčně věnci neodpovídal.)
Asi týden po provedení bouracích prací [5] bylo přistoupeno k položení výztuže a betonáži. Pro uložení výztuže bylo do zbylé zdi v tl. 150 mm provedeno vysekání ?kapes? [5]. Podle výkresové dokumentace [4] je tento otvor (nazývaný kapsou) široký 300 mm. Tyto otvory jsou od sebe vzájemně vzdáleny 600 mm. Znamená to tedy, že stěna v tl. 150 mm na výšku 4350 mm byla v patě oslabena otvory 300 mm širokými. Toto oslabení představuje 33 %.
Dále bylo obhlídkou na místě zjištěno a stavbyvedoucím ústně potvrzeno, že v době pádu zdi byla prováděna betonáž v místě otvoru ve stropě. To znamená, že byla prováděna betonáž na bednění. Z dané skutečnosti vyplývá, že v kritickém čase nebyl stávající strop nad 6. NP přitížen zatížením vyvozeným čerstvou betonovou směsí vysypanou z přepravního koše na jedno místo.

Projektovaný stav

V průběhu provádění projektu a zejména v průběhu provádění stavebních prací došlo k několika změnám v projektu. Poslední změna byla vyvolána zjištěním špatné - nevyhovující únosnosti stávajícího stropu nad 6. NP. Původně byla pravděpodobně navržena na tomto stávajícím stropě deska (snad železobetonová) s tím, že projektant v technické zprávě [4] uvádí:
?Pro provedení desky je nutno vybourat příčku tl. 150 mm na středním věnci, čímž dojde k nepříznivému ovlivnění stability druhé příčky, protože tyto jsou navzájem provázány. Desku a bourání příčky je nutno proto provádět po částech - po cca třímetrových úsecích.?
Podle vyjádření projektanta vykonávajícího autorský dozor, bylo toto řešení nahrazeno jiným - zesilující konstrukce stropu byla provedena jako železobetonový monolitický trámový strop se skrytými trámy po 900 mm osově a železobetonovou deskou nesenou těmito trámy. V tomto duchu je zpracována i změna původního projektu. Technická zpráva k tomuto výkresu, která by řešila technologický postup bourání, pravděpodobně neexistuje. Na výkrese je však zakresleno uložení skrytých trámů na své podpoře a je patrné, že projektant požadoval vybourání kapes pro uložení těchto trámů do zdi v tl. 450 mm, nikoli odbourání celé zdi v tl. 300 mm. Zda tento výkres měli k dispozici pracovníci provádějící bourací práce a pak betonáž, není znalci známo. Podle výpovědi svědků nebyl tento výkres stavební firmě předán a práce byly prováděny ?po konzultaci se stavbyvedoucím? jinak - v rozporu s projektem.

Stabilita zdi po odbourání

Před prováděním vlastních bouracích prací byla minimálně 45 % zdi komínová tělesa a tedy zdivo řádně svázané na celou svou tloušťku 450 mm a 55 % zdi bylo tzv. komůrkové zdivo sestávající ze dvou příček v tl. 150 mm svázané vzájemně převázkou. O stabilitě komínových těles je bezpředmětné diskutovat. Co se týká stability komůrkového zdiva, je všeobecně známa jeho vysoká stabilita i únosnost vyplývající z faktu malé vzpěrné délky (vzdálenost převázek).
Věnec z prostého betonu měl funkci především ochrannou (kryl zhlaví zdiva) vůči vlastnímu komůrkovému zdivu a jako s věncem s ním nemůže být počítáno, neboť podle zjištění na místě nebyl beton vyztužen ani minimálně, a tudíž vlivem trhlin v betonu neskýtal záruku statického spolupůsobení tak, jak je tomu u řádně vyztuženého věnce.
Pracovníci stavební firmy započali s bouracími pracemi tak, že postupně odbourávali 300 mm cihelného zdiva z celkové tloušťky 450 mm v místech komínových těles a 150 mm tlustou příčku včetně převázek v místě komůrkového zdiva. Oddělen byl i betonový lem (věnec) v horní části zdi. Toto bourání bylo provedeno na celé výšce zdi, to je 4350 mm a na celou délku zdi, to je více než 20 metrů!
Není pochyb o tom, že během provádění bouracích prací elektrickým nebo pneumatickým kladivem muselo zákonitě dojít vlivem otřesů a rázů alespoň v místech, kde bylo odbouráváno zdivo v tl. 300 mm, k narušení zdiva i v části, která zůstala zachována. Dá se předpokládat, že došlo k takovému stupni narušení (rozvolnění), že byla porušena soudržnost mezi jednotlivými kusovými stavivy (cihlami) a maltou a tím došlo podobnému efektu, jako by části stěny byly postaveny ?na sucho?.
Mezní poměr výšky a tloušťky stěny je dán normou [3] v čl. 114. nezávisle na výpočtu únosnosti. Na základě výpočtu výšky a tloušťky stěny byl učiněn závěr, že mezní poměr výšky a tloušťky stěny nebyl dodržen. Druhou a rozhodující podmínkou, která musí být splněna je kritérium štíhlosti. Pro obdélníkový průřez nesmí vypočítaná hodnota štíhlostního poměru λ1 klesnout pod hodnotu 36. Výpočet ovšem ukázal hodnotu 129,69! Takže ani kritérium štíhlosti nebylo ani zdaleka dodrženo.
Jak je ze základních normou [3] stanovených podmínek zřejmé, samostatně stojící stěna nevyhovovala základním kritériím požadovaných normou pro zděné konstrukce. Pro výpočet únosnosti stěny jsou nutné fyzikálně mechanické hodnoty (materiálové charakteristiky) použitého materiálu, které ovšem nebyly k dispozici.
Na základě výše uvedených skutečností je tedy možno konstatovat, že provedení tím způsobem, jak bylo uskutečněno, je velmi odvážné a nebezpečné. Je třeba podotknout, že nebezpečné by bylo ponechat samostatně stojící stěnu na tuto výšku v dané tloušťce i za předpokladu, že by byla nově vyzděna. V tomto posuzovaném případě je situace horší, neboť je nutno usuzovat na poškození stěny v průběhu bouracích prací.

Působení vnějších vlivů

V době provádění betonáže v časovém úseku bezprostředně před vlastní havárií působilo na konstrukci stěny, která se zřítila, několik vnějších vlivů:

• vliv působení větru;
• náraz do stěny košem na beton zavěšeným na jeřábu;
• otřesy a dynamické rázy jako důsledek stavební činnosti.

Působení větru
Podle sdělení vyšetřovatele dosahovala rychlost větru ve výšce okolo 7. NP v daném okamžiku pádu stěny hodnoty 8 m.s-1. Jak plyne z uprav- ené Bernoulliho rovnice, je rychlost základní proměnnou veličinou při určení zatížení větrem. Narazí-li vzdušný proud kolmo na překážku a změní směr, sníží se jeho rychlost. To se projeví tlakem na povrch překážky. Podle výpočtu byla stěna větrem zatížena tak, že její část nad krovem střechy byla vystavena tlaku na straně návětrné a sání na straně závětrné. Zbylá část stěny (pod úrovní hřebene krovu) byla vystavena sání. S tímto sáním je nutno počítat, naopak není zohledněna turbulence vlivem změny směru větru po šikmé střeše krovu a případný tlak na straně krovu (otevřená část střechy, nebo netěsnosti). Stabilita stěny jako celku při působení větru vyhovuje požadavku normy. Při vychýlení těžiště o 36 mm se dostává stěna do nestabilní polohy bez ohledu na únosnost materiálu. Z provedeného výpočtu je zřejmé, že při působení větru mohlo s velkou pravděpodobností dojít k destrukci zdi a to z titulu nízké únosnosti cihelného zdiva v patě zdi.

Náraz koše na beton (bádie) na stěnu
V průběhu vyšetřování vyvstala domněnka (a snaha přenést přímou odpovědnost za zřícení zdi), že konstrukce nezajištěné zdi byla vystavena nárazu přepravního koše na beton (bádie) zavěšeného na věžovém jeřábu a že tento náraz byl příčinou havárie zdi. Na základě upozornění hlavního stavbyvedoucího byla tato domněnka zaprotokolována a stopy cihel na přepravním koši vyfotografovány techniky PČR. Technici PČR však udělali černobílé fotografie, z nichž není patrno, kde tato stopa je. Vzhledem ke hmotnosti plného (ale i prázdného) přepravního koše a tedy síly při nárazu vyplývající z energie houpajícího se (pohybujícího se při otáčení ramene) břemene je možno prohlásit, že v případě, kdyby došlo k nárazu na zeď, byl by to impulz, který by inicioval pád zdi. Podle dostupných podkladů, které se k danému problému vyjadřují, lze uvažovat následujícím způsobem:

• Přepravní koš s betonem byl spuštěn do prostoru v těsné blízkosti nezajištěné stěny, do vzdálenosti 400-500 mm od jejího líce. Do tohoto prostoru jeřábník neviděl, ale byl naváděn pracovníkem stavební firmy.
• Pracovníci provádějící betonáž vysypávali obsah přepravního koše, přičemž tento koš zavěšený na laně jeřábu vychylovali z jeho svislé polohy a tím sypali beton pravděpodobně směrem od zdi. Tento způsob vysypávaní je běžnou praxí provádění ukládání betonové směsi.
• Po vysypání celého obsahu přepravního koše dostal jeřábník pokyn k vyzdvižení břemene (prázdného přepravního koše). Podle některých vysvětlení tomuto vyzdvižení předcházel posun břemene od stěny.
• V okamžiku, kdy jeřábník dostal pokyn k vyzdvižení břemene, zaregistroval pohyb stěny a následně její prolomení a pád ve vlně (stěna se vlnila) směrem do prostoru, ve které stáli pracovníci provádějící betonáž. Přepravní koš byl neprodleně vyzdvihnut z prostoru, do kterého zeď padala.

Z vysvětlení [5] vyplývá, že jeřábník při zdvihu břemene nenarazil do zdi a sám náraz do zdi nepotvrdil. Vzhledem ke krátkému časovému okamžiku, ve kterém došlo k souběhu všech okolností se zdá být velmi pravděpodobné, že stopy na přepravním koši od cihelného zdiva komínu nebyly způsobeny nárazem přepravního koše na zeď, ale pádem zdi na přepravní koš. Ten se nárazem cihelného zdiva mohl mírně rozhoupat a rozhoupané břemeno mohlo při zdvihu zachytit o bednění krovu a oplechování, které je rovněž poškozeno.

Vliv stavební činnosti v okolí
Tyto vlivy představují souhrn veškerých vlivů na konstrukci vyvolaných stavebními pracemi v těsném sousedství stejného dilatačního celku. Jedná se především o otřesy a rázy způsobené dopravou po stavbě a především bouracími pracemi například pneumatickými kladivy na 6. NP apod. Tyto vlivy se sčítají s vnějšími vlivy jako doprava zejména těžkých nákladních vozů v bezprostředním okolí a vliv kolejové MHD.
Vzhledem k odlehlosti místa havárie vůči komunikacím, na kterých tato doprava probíhá a při zohlednění hmoty stavby mající souvislost s tzv. vlastní frekvencí konstrukce je možno odhadnout mizivé procento vlivu vnější dopravy na destrukci konstrukce stěny.
Vliv stavební činnosti na stabilitu stěny je možno jen odhadovat. Především proto, že došlo minimálně k lokálnímu porušení zdiva vlivem bourání a odbouraná stěna byla znovu ve své patě oslabena. Takto nezajištěná konstrukce je nebezpečná a jakýkoli sebemenší vnější impulz může pak být kritický pro její stabilitu.
Zda právě v okamžiku pádu a těsně před tímto okamžikem probíhaly na stavbě práce takového charakteru, které měly za následek dynamické namáhání konstrukcí, které by dále vyvozovalo chvění a vibrace se prakticky nedá zjistit. Je však jisté, že jakési chvění se stavební činností vyvozuje vždy. Ráz a chvění je vyvozeno například náhlým vysypáním betonu z přepravního koše. V době pádu zdi byla prováděna betonáž v místě otvoru ve stropě, to znamená, že byla prováděna betonáž na bednění.
Z dané skutečnosti vyplývá, že v kritickém čase nebyl strop nad 6. NP přitížen zatížením vyvozeným čerstvou betonovou směsí vysypanou z přepravního koše na jedno místo a nebyl ani vystaven přímému otřesu vlivem rázu při vysypání. Vliv chvění konstrukce měl na stěnu jistě negativní vliv - k její stabilitě nepřispíval. Není však možno prokázat a tedy ani prohlásit, že tento druh zatížení sám o sobě inicioval destrukci konstrukce. Působil však ve spojení s jinými vlivy.

Závěr - zodpovězení hlavních otázek

Z jakých důvodů došlo ke zřícení stěny?
Na zřícení stěny mělo podle znalce vliv několik faktorů.

• Nevhodný způsob, jakým byly vlastní bourací práce prováděny. Pokud bylo rozhodnuto provést bourání jedné ze stěn komůrkového zdiva, pak tato skutečnost měla být řádně projekčně zpracována a probíhat za dozoru a schválení projektanta-statika a projektanta vykonávajícího na stavbě autorský a stavební dozor. Vzhledem k bourání bylo nevhodné provést bourací práce v rozsahu, v jakém byly provedeny, to je na celou délku stěny.
• Provedení bourání zdiva komínových těles v tloušťce 450 mm a jeho ?sesekání? na tl. 150 mm. V této fázi se předpokládá poměrně rozsáhlé porušení struktury zděné konstrukce zdi a uvolnění cihel a malty, mající za následek snížení soudržnosti a následně pak únosnosti zdi v poškozených místech.
• Pokud bylo provedeno bourání v rozsahu tak, jak bylo provedeno, měla být stěna okamžitě zajištěna ve směru kolmém na svou střednicovou rovinu minimálně v hlavě stěny během bouracích prací a následně pak po výšce proti bočním tlakům.

¤ "Položená" stěna a průraz ve stropě

V průběhu ukládání betonové směsi stěna dostala impulz, iniciující její havárii. Tento impulz byl pravděpodobně vítr společně s otřesy. Po mírném vychýlení vlivem sání větru došlo k vychýlení působiště síly (těžiště stěny) a ztrátě stability a únosnosti. Následoval pád zdi do prostoru terasy (na pracovní plochu připravenou k betonáži stropu) a zasypání přítomných pracovníků. Tento závěr je v souladu s uspořádáním destruovaného materiálu na ploše terasy. Stěna se ?položila? rovnoměrně na bok a veškerý materiál je na ploše terasy. Nedošlo tedy k zavlnění a vymrštění cihel směrem do prostoru krovu.
Tvrzení, že k destrukci zdi došlo vlivem nárazu přepravního koše (bádie) zavěšeného na laně jeřábu na stěnu, nelze potvrdit. Dá se předpokládat, že kdyby došlo k nárazu na stěnu v dolní polovině, stěna by dostala impulz, při kterém by část materiálu spadla do prostoru krovu a část na terasu. Dá se předpokládat, že při nárazu do dolní poloviny zdi a vyboulení stěny do prostoru krovu by stěna nepadala rovnoměrně na bok, tak jak tomu bylo, ale sesula by se (jako podtržená) na menší plochu a tedy pracovníci by měli jistou naději, že by je v blízkosti ochranného zábradlí na líci terasy padající stavební materiál již nezasáhl. Náraz plného přepravního koše do zhlaví stěny před uložením betonu je vyloučený, protože při tomto nárazu by došlo vzhledem k hmotnosti bádie k okamžitému zřícení předmětné konstrukce.

Jak byla zajištěna pracovní plocha?

Otázka se týká zajištění vlastní stěny. Vzhledem k odbourání stěny na příkaz stavbyvedoucího v celém rozsahu tak, jak bylo provedeno, to je na celou délku zdi, mělo být provedeno okamžité zajištění minimálně v hlavě stěny během bouracích prací, to znamená, že stěna měla být okamžitě zajištěna ve směru kolmém na svou střednicovou rovinu a následně pak po výšce proti bočním tlakům. Toto zajištění nebylo provedeno a stěna stála bez jakékoli opěry v hlavě po několik dní. Kdykoli mohlo dojít k jejímu zřícení.

Byly prováděné práce v souladu s projektem?

Práce nebyly prováděny v souladu s projektem. Projekt předpokládal ?provedení do kapes?. Posoudit, nakolik je toto řešení reálné, nebylo předmětem znaleckého posudku. Dále je nutno podotknout, že práce byly prováděny nejen v rozporu s projektem, ale i bez vědomí projektanta a autorského dozoru.

Použitá literatura
[1] Zákon číslo 50/1976 Sb., o územním plánování a stavebním řádu (stavební zákon) ve znění zákona č. 103/1990 Sb., České národní rady, 425/1990 Sb., zákona č. 262/1992 Sb., zákona č. 43/1994 Sb., zákona č. 19/1997 Sb., a zákona č. 83/1998 Sb. ČKAIT Praha 1998
[2] ČSN 73 0031a Stavební konstrukce a základy. Základní ustanovení pro výpočet
[3] ČSN 73 1101 Navrhování zděných konstrukcí
[4] Projektová dokumentace - Báňské projekty Ostrava - Palác Elektra - část ?C?, výkres tvaru 7. NP, Řez 6-6, stavební část 7. NP, bourací práce 7. NP, výkres výztuže stropu nad 6. NP, technická zpráva k projektu k provádění stavby
[5] Protokoly o výslechu svědků a podání vysvětlení
[6] Fotodokumentace různých účastníků - fotodokumentace z 29. 4. 1994, Fotodokumentace z 2. 5. 1994, Fotodokumentace stavební policie (Ing. Rybář) ze 4. 5. 1994