Sanace polyfunkčního komplexu Trinity v Bratislavě

Úvod

Administrativně-bytový komplex byl původně stavěn v letech 2009 až 2012 ve stylu moderní rezidence, která měla umožnit propojení bydlení, obchodů a volnočasových aktivit včetně wellness části s bazénem o délce 25 m. Komplex tvoří tři dominantní věže A, B a C, které byly umístěny na podnoži obchodního a administrativního centra o třech až čtyřech nadzemních podlažích a třech podzemních podlažích s garážemi (obr. 2 až 5). V roce 2012 došlo v části půdorysu dilatačního celku B (mimo vlastní věž) k porušení nosného systému stropních desek s následným zřícením (obr. 6 až 8). Během havárie naštěstí nedošlo ke zranění či úmrtí osob, ale pouze k materiálním škodám.

V době havárie byla dokončena a zobytněna věž A, byla připravena k užívání většina obchodního centra, byla dokončena nosná konstrukce věže B a dále u věže C byla postavena čtyři nadzemní podlaží. Po havárii došlo k provizornímu zajištění konstrukcí. Veškerá další výstavba se zastavila. Následně se změnil investor a řešil se další osud celého objektu. Bylo nutné ověřit nosný systém všech částí komplexu, aby se zajistila bezpečnost celé stavby.

Popis objektu

Obytné věže jsou hlavními dominantami celého komplexu. Věž A má 22 nadzemních podlaží, věž B jich má 26 a věž C 23. Půdorysná plocha věží je cca 20 × 40 m (obr. 4). Nosná konstrukce věžových částí (od 5.NP výše) je navržena jako železobetonový stěnový skelet s křížem armovanými spojitými stropními deskami tloušťky 230 mm. Vnitřní stěny jsou převážně tloušťky 220 mm a obvodové stěny tloušťky 180 mm. Ve spodních podlažích (3.PP až 4.NP) byl navržen sloupový systém s rastrem sloupů ve vzdálenostech převážně 4,30 až 7,75 m. Jedná se o lokálně podepřené stropní desky tloušťky 230 mm, výjimku tvoří deska nad 1.PP tloušťky 350 mm se zesílením na 500 mm v místě hlavic (obr. 5). Podzemní části budovy jsou navrženy jako bílá vana s tloušťkou obvodové stěny 300 mm. Vnitřní monolitické železobetonové sloupy jsou typického průřezu 400 × 500 mm a v části pod věžemi jsou zvětšeny na 500 × 800 mm. Komplex je rozdělen do třech dilatačních celků A, B a C, které odpovídají jednotlivým věžím. Dilatační spáry jsou umístěny mezi věžemi v podnoži. Základová deska je tloušťky 900 mm s prohloubením u nejvíce zatížených sloupů na 1100 mm, mimo věžovou část je navržena deska tloušťky 500 mm s prohloubením pod sloupy až na 800 mm. Desku podporuje pilotové založení. Vlastní základová spára komplexu se nachází pod hladinou podzemní vody.

Popis konstrukce v oblasti propadu

V roce 2012 se zřítily za věží B stropní desky. Havárie desek nastala v ploše cca 31 × 24 m. Hloubka propadu činila cca 23 m (obr. 3). Celkem se postupně zřítilo sedm stropních desek (3.NP–3.PP), u kterých došlo k selhání v protlačení u sloupů. Typický charakter porušení desek protlačením je zřejmý z obr. 8. Příčina zhroucení konstrukce je podrobněji popsána např. v [1].

Nejvíce zatížena byla střešní deska tloušťky 200 mm, která měla sloužit pro extenzivní zelenou střechu s mocností zeminy až 1,35 m. Deska byla o mocnost zeminy zapuštěna níže oproti okolním deskám. Půdorys této snížené části desky tak v zásadě vymezoval vlastní propad konstrukcí. Propad zasahoval i do komunikačního jádra za věží B, kde došlo ke zřícení schodišťových ramen. Stropní desky nižších podlaží sloužily pro provoz wellness a jako obchodní prostory. Suterénní podlaží byla určena pro garáže. Tloušťka těchto stropních desek činila 230 mm. To je ve velkém kontrastu vzhledem k tloušťce vlastní střešní desky (200 mm), která měla přenášet výrazně větší zatížení. Kromě stavebních konstrukcí (desek, sloupů, nádrže na požární vodu) havárie zničila několik zaparkovaných osobních aut, dieselagregát apod.

Přepočty nosné konstrukce – stav k roku 2014

Na začátku roku 2014 byla firma Stráský, Hustý a partneři s.r.o. požádána novým investorem, firmou PRO TP 06 s.r.o., a dodavatelem stavby, firmou Metrostav Slovakia a.s., o přepočet celého komplexu s následným vypracováním projektové dokumentace sanací. Přepočty navazovaly na dříve provedené výpočty STU v Bratislavě [1]. Vlastní výpočet byl prováděn převážně ve výpočtovém programu SCIA Engineer. Byly vytvořeny lineární prostorové výpočetní modely celé budovy pro ověření globálního chování (obr. 9), řada podrobných modelů desek jednotlivých stropních podlaží a speciální modely pro vyhodnocení namáhání komplikovaných detailů.

Při přepočtech autoři vycházeli ze skutečného provedení stavby. Podkladem sice byla původní projektová dokumentace z roku 2009, bohužel však existovalo několik odlišných verzí dokumentace jak ve výkresech tvaru, tak i ve výkresech vyztužení. Bylo proto nutné ve spolupráci s dodavatelem uskutečnit řadu ověřujících sond a průzkumů. Prověřovaly se skutečné pevnosti betonu, skladby podlah, střešních plášťů, tíha příček apod. Destruktivně i nedestruktivně bylo ověřováno vyztužení vybraných prvků. Často byl konstatován značný nesoulad skutečného vyztužení konstrukcí a dostupné projektové dokumentace. Vzhledem k rozsahu a časové náročnosti bylo nutné přepočty a průzkumy provádět souběžně. To kladlo zvýšené nároky na výpočty, které bylo třeba průběžně aktualizovat. Stav komplexu byl dále zdokumentován podrobnou vizuální pasportizací poruch jednak autory přepočtů a dále kolektivem pracovníků z STU v Bratislavě pod vedením doc. Ing. Štefana Grambličky, PhD. [2]. V podlažích podnože byla zaznamenána řada poruch – zejména trhliny v deskách, stěnách, průvlacích apod.

Studium dokumentace a provedený průzkum ukázaly, že komplex byl na řadě míst vyztužen velmi atypicky a v některých případech v rozporu s konstrukčními zásadami pro železobetonové konstrukce. Jednalo se zejména o vyztužení parapetů, průvlaků, některých sloupů, obvodového pláště, desek atd. Vyztužení na mnoha místech neodpovídalo výsledkům výpočetních modelů a normovým požadavkům. Velkou neznámou bylo například působení betonového obvodového pláště vlastní věže. Plášť, který podporuje po obvodě všechny stropní desky věží, z velké části neprobíhá až do základů, ale na úrovni 4.NP (přes příčné stěny) přenáší zatížení do sloupů (obr. 10). Po provedení statických přepočtů všech tří objektů (A, B, C) byl konstatován v řadě případů nevyhovující stav konstrukcí, a to i s ohledem na ustanovení norem platných v době projektování stavby (STN 73 1201, STN 73 1204 aj.). V komplexu v podstatě nebyla jediná stropní deska, která by svým vyztužením vyhovovala výše uvedeným normám alespoň na mezní stav únosnosti. Alarmující bylo zejména poddimenzování řady míst na mezní stav protlačení, které bylo i příčinou zřícení části konstrukce [1]. Také ohybová únosnost desek mnohdy nevyhovovala. Jako zcela nevhodný se ukázal přechod mezi stěnovým systémem věžových částí (od 5.NP výše) na sloupový systém nižších podlaží (3.PP–4.NP). V této oblasti byly stěny tl. 220 mm uloženy na sloupy na velmi malé dosedací ploše (220 × 500 mm), která přenášela zatížení z osmnácti podlaží u věže A, respektive 22 podlaží u věže B. Detail vykazoval výrazné překročení mezního místního namáhání betonu v tlaku (obr. 12). Zároveň byla navržena nedostatečná vodorovná výztuž ve stěnách 5.NP, to se projevilo vznikem šikmých trhlin, které byly v průběhu sanací podrobně monitorovány (obr. 11). V některých místech byly ve stěnách nad sloupy zcela nevhodně umístěny i dveřní otvory, které dosedací plochu dále zmenšovaly (obr. 13).

V objektu byla většina parapetů ve stěnách vyztužena tak, že smyková výztuž nebyla tvořena běžnými třmínky, ale výztuží typickou pro rámový roh. Svislá výztuž v parapetech tak nebyla zakotvena háky za podélnou výztuží (obr. 14). Parapety byly navíc vyztuženy jen velmi slabou podélnou výztuží, to se projevovalo vznikem typických šikmých trhlin vycházejících z rohu okna do přilehlé stěny u parapetu v obvodovém plášti. Celý systém vyztužení parapetů tak znesnadňoval jejich vyhodnocení a potvrzoval nejasné působení obvodového pláště věží.

Specifickou kapitolou v rámci přepočtů byly typické stropní desky věží a konstrukce horních ustupujících podlaží. Tyto konstrukce byly také velmi atypicky vyztuženy v porovnání s průběhem vnitřních sil z lineárních prostorových modelů, přičemž z pasportizace poruch v této oblasti neplynuly nějaké zásadní problémy. Z toho důvodu se přistoupilo k nelineárnímu výpočtu programem ATENA firmou Červenka Consulting s.r.o. [3]. V rámci analýzy se uvažovalo s různým variantami vyztužení parapetů tak, aby byla zajištěna bezpečnost i při nejméně příznivé variantě působení parapetů. Skutečné vyztužení parapetů bylo následně ověřováno nedestruktivní metodou na konstrukci skenerem [4], (obr. 16). Nakonec bylo prokázáno, že konstrukce horních pater je z hlediska mezních stavů únosnosti bezpečná, nebylo tedy nutné pro ni navrhovat sanaci.

Objekty obsahovaly mnoho dalších nevyhovujících míst (sloupů, stěn apod.). Obecně nebyl navržen jasný konstrukční systém se zřetelným přenosem svislého a vodorovného zatížení do základů. Po přepočtech bylo proto doporučeno provést rozsáhlou rekonstrukci objektu v části 3.PP–4.NP a zároveň bezodkladně podepřít vybrané části věže dočasnými podporami.

Návrh sanace

Realizace sanace byla rozdělena do několika částí, které na sebe navazovaly:
■ podchycení věží;
■ sanace stropních desek;
■ protlačení a ohyb;
■ podchycení fasád;
■ sanace základů a ostatní sanace.

Důležité bylo vytvořit vhodný postup sanací tak, aby na sebe navzájem navazovaly technologicky i provozně. Prioritní bylo provedení trvalé sanace nosného systému věže A, neboť tato věž byla zobytněná a byla podepřena provizorně. Následovala sanace nosného systému věže B nacházející se bezprostředně vedle oblasti propadu, který provádění prací značně komplikoval. Sutiny propadu nebylo možné odstranit do doby provedení sanace nosného systému věže, jelikož existovalo riziko poškození budovy během vyjímání propadu. V průběhu projektování sanací též investor postupně vyhodnocoval jejich dopad a následné využití objektu. Došel k názoru, že je třeba část nevyhovujících desek obchodního centra zbourat, případně některé části využít jinak, než se původně zamýšlelo. Návrh postupu sanací tuto skutečnost musel pochopitelně zohlednit a řadu výpočtů bylo třeba opakovat na upravené zadání. Demolicí obchodního centra byla odstraněna řada nejvíce nevyhovujících míst a eliminovaly se tak komplikované sanace v této oblasti (především sanace desek na ohyb a protlačení). Vlastní demolice byla navržena do úrovně 1.NP, tím došlo i k celkové změně architektonického výrazu objektu, když se otevřel prostor mezi jednotlivými věžemi.

Podchycení nosného systému věží

Základní koncepce návrhu zesílení vycházela z provedených přepočtů a z požadavků investora. Šlo zejména o zajištění kritické oblasti přechodu stěnového systému věže v 5.NP na sloupový systém nižších podlaží. K tomu přibyl požadavek investora nezasahovat do bytových částí 5.NP a výše, z důvodu obsazenosti bytů minimalizovat zásahy do dispozic, parkovacích míst v 3.PP až 4.NP a zjistit možnosti vytvoření bytů v 4.NP místo administrativních prostor. Na základě výše uvedených požadavků bylo zesílení nosného systému věže navrženo jako čitelný systém pro přenos zatížení z horních podlaží až do základové desky. V principu je to zajištěno:
■ vytvořením dodatečných příčných betonových stěn v 3.NP a 4.NP
v ose E a H v tloušťce 350 mm podepírajících nevyhovující stěny 5.NP (obr. 17 a 20);
■ vytvořením betonové „krabice“ z dodatečně provedených nosných stěn ve 4.NP, které zasahují i do 3.NP – tyto konstrukce poté umožňují přenášet zatížení do nosných sloupů a zároveň podepírají obvodový plášť horních podlaží (obr. 18 až 20);
■ zesílením sloupů v osách E a H od 3.PP až do 4.NP obetonováním v tl. 150 mm (obr. 21 a 22).

Návrh posiluje přechod mezi rozdílnými konstrukčními systémy, a navíc redukuje vliv umístění velké těžké hmoty věžových částí na tenkých sloupech.

Realizace podchycení věží probíhala od základové desky postupně směrem vzhůru. Nové obetonávky byly spřaženy s původní betonovou konstrukcí. Před vlastní realizací bylo nutné odstranit řadu konstrukcí, které již byly v předchozím stadiu dokončeny (SDK příčky, skladby podlahy apod.). Zároveň bylo třeba provizorně převádět instalace (vodu, kanalizaci, elektro atd.) a zachovat tak provoz bytů. Sanaci komplikovala zejména doprava veškerého materiálu (betonu, výztuže, bednění) dovnitř budov bez možnosti použití mechanizace, jeřábu apod. Prostorové omezení bylo třeba zohlednit i pro způsob armování konstrukcí, kde se využívalo především jednoduchých sestav bez komplikovaných tvarů výztuže. Tomu musely být přizpůsobeny polohy pracovních spár, betonážních i odvzdušňovacích otvorů. Pro vlastní betonáž se velmi osvědčil samozhutnitelný beton, který zaručoval dobré probetonování komplikovaných tvarů spřažených konstrukcí.

Stěnový systém věže byl protažen do nižších podlaží (obr. 23). Jedná se vždy o nové železobetonové konstrukce spřažené s původními konstrukcemi. Návrh sanovaných prvků byl proveden podle současně platných EN norem. Obdobný konstrukční systém zesílení byl v zásadě navržen a proveden i pro věž B a také pro novou věž C.

Vyjmutí trosek z oblasti propadu

Odstranění zřícené části konstrukce bylo klíčovou etapou navazující na podchycení nosného systému věží. Trosky propadu se nacházely od vlastní havárie v roce 2012 do roku 2016 na stejném místě, nebylo s nimi nijak manipulováno. Zajištěny byly provizorně pouze okolní konstrukce. Vstup do těchto prostor byl po celou dobu zakázán. Přístup do oblasti propadu nebyl bezpečný ani pro provedení podrobného průzkumu, a tak skutečný rozsah poškozených prvků bylo často třeba řešit až při vlastním postupu demolice. Vzhledem k tomu, že se havarovaná oblast nacházela uvnitř komplexu, nebyl k ní přístup pro těžší mechanizaci tak, aby se dala suť propadu jednoduše zpracovat a odvést. V propadu se nacházely jak trosky nosné konstrukce, tak zbytky podlah, substrátu, izolací, několik aut, dieselagregát apod.

Oblast propadu byla půdorysně ohraničena neponičenou obvodovou stěnou k sousednímu objektu administrativního centra BBC, dilatací mezi objekty A a B, konstrukcemi k věži B a dále směrem k objektu C výškovou změnou stropní desky (obr. 24). Zřícené konstrukce byly v důsledku pádu umístěny nahodile a byly přelámány přes sebe. Část zřícených konstrukcí ležela na základové desce, část betonových trosek visela z obvodových stěn. Mezi troskami byly i části konstrukce požární nádrže, na jejíž narušené stěny se zachytily trosky vyšších podlaží. Vytvářely se tak různé dutiny a staticky velmi nestabilní celky. Rozsah poškození i trosek se měnil po jednotlivých podlažích. Nižší podlaží často zadržovala trosky těch horních. Odhadovaný objem suti byl cca 2 700 m³. Suť v propadu byla netříděná a vzájemně promíchaná. Fotografie z propadu před vyjmutím jsou na obr. 6 až 8.

Pro bourání firma Stráský, Hustý a partneři s.r.o. vypracovala podrobný postup prací. Dokumentace byla vytvářena v úzké spolupráci s generálním dodavatelem, firmou Metrostav Slovakia a.s., i s jeho subdodavatelem bourání, firmou MROZEK a.s., jehož dostupná mechanizace byla v návrhu zohledňována. Vyjmutí trosek z havarované oblasti společně s navazující demolicí se uskutečnilo v roce 2016 a trvalo cca osm měsíců. Využívalo se zejména bagrů s osazenými hydraulickými nůžkami CAT 320 C (23 t). Pro vlastní propad bylo důležité použití bagru Liebherr R 944 C (60 t), který měl větší výškový dosah (až 23 m). Umožnilo se tak odstříhání visících kusů betonu a jejich umístění na zem (obr. 25). Pro vyjmutí propadu bylo klíčové vytvoření přístupové cesty pro mechanizaci tak, aby se umožnil její vjezd do havarované části (obr. 24). Ten byl navíc umístěn v nižší výškové úrovni, než byly okolní příjezdové cesty. Pro danou tíhu strojů bylo nutné dopředu řádně vystojkovat příjezdové cesty, opatřit hrany odlomených desek provizorními opěrnými stěnami apod. Nejdříve se konstrukcemi prostříhal menší bagr a vytvořil tak průjezdný profil pro ten větší. Provedlo se zpevnění přilehlých částí propadu, aby na něj mohl najet větší bagr. Ten si poté zajistil pod sebou vhodný pojezdný prostor pozvolným stříháním a překládáním materiálu. Následně odstranil visící části a postupně rozebíral popadané konstrukce. Trosky byly část po části odstříhávány a vršeny na základovou desku. Projektant vždy stanovoval hranici bourání podle skutečného stavu konstrukcí. Po nahromadění sutě na základovou desku byl odpad postupně odvážen na skládku nákladními automobily. Před finálním vybráním trosek ze základové desky na ni musela být uložena zátěž z panelů a palet s materiálem (obr. 27). Jednalo se o zajištění desky proti vztlaku vody. Stav základové desky a vnější obvodové stěny se po vyjmutí trosek ukázal jako vyhovující i pro další využití a nebylo nutné je tedy bourat. Musela být pouze provedena dotěsňující injektáž několika průsaků základové desky. V místě propadu bylo následně budováno nové betonové jádro navazující na věž B a nové stropní desky.

Demolice obchodního centra

Další etapou bezprostředně navazující na vybrání propadu bylo odstranění obchodního centra mezi věžemi a wellness částí (obr. 24, 26). Před vlastním odbouráním mezi věžemi musely být uvnitř budovy vytvořeny budoucí nové fasády, viz popis dále.

Obchodní centrum bylo demolováno na úrovni 1.NP–4.NP. Podzemní patra však byla zachována pro garáže (obr. 23). U běžných demolic objektů dochází obvykle k pádu trosek až na zem a těžká mechanizace pojíždí přímo po terénu. Tento přístup nemohl být v tomto případě použit a muselo se tak postupovat velmi uvážlivě. Volné stržení nebo pád velkých trosek na stropní desku 1.PP nebyly přípustné. Mechanizace se navíc musela pohybovat po stropních deskách, které na toto zatížení nebyly dimenzovány. Byl tedy kladen mimořádný důraz na zajištění řádného podstojkování všech stropních desek až na úroveň základové konstrukce tak, aby stropní desky nebyly následně porušeny trhlinami a nemusela se provádět jejich případná další sanace. Bouralo se převážně bagrem o hmotnosti 23 t s hydraulickými nůžkami. Pro odstranění monolitických průvlaků o rozpětí až 19 m ve wellness části (nad bazénem o délce 25 m) byl použit bagr o hmotnosti 60 t (obr. 26). Pro odstraňování menších částí byly použity menší bagry o hmotnosti 5 t, případně bourací robot Brokk 90 o hmotnost 1 t a jiná mechanizace.

Vlastní bourání bylo komplikováno slabým vyztužením stropních desek, a tak mohla být doprava materiálu po těchto deskách realizována až po jejich hustém podstojkování. Veškerá mechanizace se musela pohybovat v přesně vymezených koridorech. Všechny činnosti probíhaly s důrazem minimalizovat jejich dopady na okolí, především omezení prašnosti a hlučnosti bouracích prací. Technologie bourání s hydraulickými nůžkami se na rozdíl od jiných technologií (např. řezání) ukázala jako velmi výhodná. Pohled na odbourané konstrukce mezi věží A a B před finálním začištěním je na obr. 29.

Nové konstrukce v místě propadu

Po ukončení demolice se mohlo přistoupit k realizaci nových konstrukcí v místě původní oblasti propadu (3.PP až 1.PP). Tato část objektu je důležitá k zajištění provozu celého komplexu, jelikož propojuje vjezd do podzemních garáží z ulic Jarabinkova a Plynárenská, obr. 2. Konstrukční systém byl zvolen jako lokálně podepřené desky tloušťky 220 mm zesílené na 330 mm v oblasti sloupů. Na nejvyšší stropní desce je umístěn nově vzniklý parter mezi věžemi, a proto je tam navržena deska v tloušťce 350 mm s ohledem na větší stálé zatížení. Rastr sloupů byl ponechán podle původní dispozice, aby nové sloupy byly umístěny přímo nad stávajícími pilotami. Původní komunikační jádro na severu věže B bylo havárií poničeno (obr. 28), a proto bylo vybudováno nové až do výšky 3.NP, které tvarově respektuje upravenou hmotu věže (obr. 31). Z důvodu upraveného tvaru severního jádra musely být doplněny nové mikropiloty, nad kterými byla vytvořena převázka ve formě rozšířené stěny nového jádra.

Nové fasády okolo obchodního centra

Demolicí obchodního centra část ponechaných stropních desek ztratila svou spojitost a podpory. Desky změnily své statické působení – vznikly na nich nové volné okraje, původně vnitřní pole desek se staly krajními apod. Zároveň bylo nutné vytvořit podpěry pro nové fasádní prvky. Nosné konstrukce fasád jsou tvořeny kombinací dodatečných monolitických stěn, průvlaků a táhel. Rozsah těchto úprav je zřejmý z obr. 23. Východní fasáda objektu A a západní fasáda objektu B jsou v 2.NP–3.NP vykonzolovány před modulovou řadu sloupů (obr. 32, 33). Z architektonického hlediska byl dán požadavek na transparentnost fasády a provedení nízkých parapetů ve spodních stropních deskách (nad 1.NP a 2.NP). Spodní patra desek jsou z toho důvodu vynesena soustavou dodatečně předpjatých svislých táhel kotvených do atikového průvlaku v 3.NP, který zatížení přenáší do příčných stěn. Táhlo je provedeno přes dvě podlaží z předpínacích tyčí. Předpínání proběhlo shora ve dvou fázích: před vlastním vybouráním obchodního centra a dopnutím po jeho vybourání.

Sanace stropních desek

Společně se zesílením svislého konstrukčního systému, který zajišťuje globální stabilitu celé konstrukce, bylo provedeno i podrobné posouzení všech stropních desek. Pro zohlednění skutečné pevnosti betonu stropních desek byly z každé konstrukce odebrány jádrové vrty pro destruktivní zkoušky. Vzhledem k velikosti konstrukce bylo nutné odebrat pro dostatečné statistické vyhodnocení přes 200 vrtů. Přepočty stropních desek vykázaly velké množství nevyhovujících míst na mezní stav protlačení. Na obr. 34 je uveden příklad stropní desky nad 2.NP, kde je patrné, že ze 167 posuzovaných míst bylo 134 nevyhovujících. Překročení únosnosti v protlačení na některých místech dosahovalo desítek procent, ale byly tam i sloupy s překročením únosnosti o více než 200 %. Velké množství nevyhovujících míst bylo eliminováno demolicí obchodního centra. Pro zbylou část bylo nutné navrhnout vhodnou sanaci. Vzhledem k rozsahu sanovaných míst a velkému rozptylu překročení únosnosti byla vyvinuta řada originálních výpočtových postupů, blíže viz [5] až [7]. Pro sanaci nakonec byly navrženy čtyři základní způsoby sanace s individuální modifikací podle konkrétního místa: obetonování sloupu (420×), dodatečná hlavice ze spodního povrchu desky, případně hlavice spojená s obetonováním sloupu (76×), shora nadbetonovaná deska spřažená se stropní deskou (23×), dodatečná smyková výztuž (259×). Příklady použití jsou uvedeny na obr. 35.

Velká část stropních desek kromě nevyhovujících míst na protlačení vykazovala i nevyhovující místa na ohybová namáhání. Oblasti s velmi výrazným překročením namáhání byla řešena podbetonováním stropních konstrukcí např. dodatečnými průvlaky a hlavicemi, viz obr. 36. Často se tak řešila současně nevyhovují místa na ohyb i protlačení. Ostatní místa byla primárně sanována uhlíkovými lamelami, lepenými na spodní povrch stropních konstrukcí (obr. 37). Toto řešení bylo preferováno, jelikož má minimální dopad na úpravy dispozice. Z důvodu ochrany těchto lamel před účinky požáru bylo nutné u části z nich použít protipožární ochranné desky (obr. 38). Ve většině případů byly lamely aplikovány na odlehčené stropní desky (bez ostatního stálého zatížení, podlah příček apod.), aby mohlo dojít k jejich řádné aktivaci. Celkem se pro sanaci použilo 16,2 km uhlíkových lamel.

Zesílení základové desky na protlačení a ohyb

Přepočty základové desky bylo zjištěno, že deska na několika místech nevyhovuje na protlačení a na ohyb. Na ohybová namáhání nevycházela deska zejména pod věží C, kde však nebyla ještě realizována její výšková část. Věž C má dále nevýhodu v dispozičním umístění vůči podnoži, protože je přímo zarovnána s lícem podnože (obr. 4). U věží A i B je podnož v zásadě na všechny strany od věže symetrická. U věže C tak bylo na místě podrobnější posouzení sedání konstrukce, při kterém se ukázalo, že výstavbou výškové části by došlo k nerovnoměrnému sednutí podnože a tím naklonění věže. Problém se sedáním a eliminace nevyhovujících míst na ohyb byla řešena dodatečným provedením mikropilot. Realizace mikropilot byla náročná z důvodu výskytu podzemní vody. Byla proto prováděna z úrovně 1.NP (nad hladinou podzemní vody). Vrty byly realizovány v ocelové trubce přes stropní desky (1.PP, 2.PP a 3.PP). Přes mikropiloty byly následně vybetonovány železobetonové převázky, které byly spřaženy s původními konstrukcemi (obr. 39). Návrh úprav založení v tomto případě probíhal v úzké spolupráci s projektanty-geotechniky z firmy SPAI – spoločnost pre projektovanie a inžiniering, s.r.o, Bratislava.

Nevyhovující místa na protlačení v základové desce byla řešena nejčastěji zvětšením obvodu na protlačení obetonováním sloupů, přidáním roznášecích železobetonových stěn v nejnižším podlaží, částečně i mikropilotami. Na 27 místech byla realizována metoda zesílení základové desky vlepenými závitovými tyčemi (obr. 40). Situaci i v tomto případě komplikovala existence podzemní vody a přístup pouze z jedné strany desky. Pro zesílení byla proto vyvinuta speciální metoda a postup [5] a [8]. Tyče byly kotveny pod povrchem desky rozpěrnými kotvami a injektáží kořene. Následně byly předepnuty a zainjektovány. Celý proces vnášení sil byl podrobně monitorován a vyhodnocován.

Úprava dispozice objektu B

Vlastní věž B byla v době havárie dokončena pouze v hrubé stavbě. V průběhu zpracování dokumentace nový investor stavby vznesl požadavek rozsáhlé změny dispozičního uspořádání bytů od 4.NP až 25.NP. Jednalo se zejména o rozdělení větších bytů na menší, přiřazení místností do jiného bytu apod. V jednotlivých podlažích se úpravy pochopitelně lišily. V důsledku těchto změn vzniklo několik nových stěn, a to jak zděných, které je nutno zohlednit jako zatížení stropní desky, tak betonových, které se staly součástí nosného stěnového systému. Na jiných místech byly pak stávající betonové stěny rušeny. Typickou úpravou bylo pak zabetonování stávajícího dveřního otvoru nebo naopak vybourání nového otvoru ve stávající stěně. Realizace nových otvorů byla z důvodu zajištěné požární ochrany prováděna jako nové železobetonové lemování otvoru. Obetonovaný rám byl spřažen s původní betonovou konstrukcí a byl ze samozhutnitelného betonu.

Z hlediska výpočtů bylo nutné důsledně zvážit dopad těchto otvorů na globální statiku věže. Všechny nové otvory a konstrukce byly zohledněny ve výpočtových modelech. Důležité bylo najít vhodný postup provádění otvorů tak, aby nebyla narušena statika objektu. Ve věži B bylo realizováno celkem 114 nových prostupů, 68 zabetonovaných otvorů a 69 nových stěn.

Nová věž C

Věž C byla v době havárie dokončena v hrubé stavbě do úrovně 4.NP. Bylo tedy třeba dokončit dalších devatenáct podlaží. Investor oproti původnímu řešení požadoval dispoziční úpravy bytů. Nové dispoziční řešení bytů muselo však respektovat již provedené svislé nosné konstrukce nižších podlaží (3.PP–4.NP) – na ty bylo třeba navázat. Nová podlaží tak v zásadě představují obdobný systém jako u věží A i B – tedy stěnový systém s křížem armovanými stropními deskami. Bylo prokázáno, že původní piloty nevyhovují na únosnost a též řada míst v základové desce je poddimenzována na ohyb a protlačení. Z toho důvodu byl proveden návrh doplňujících mikropilot, viz výše. Dále bylo před realizací věže nutné provést obdobné zesilující prvky nosného systému 3.PP až 4.NP jako u ostatních věží – jednalo se o zesílení sloupů, stěn v přechodových podlažích 3.NP a 4.NP. Realizováno bylo též zesílení protlačení a sanace desek do úrovně 4.NP. Teprve po dokončení těchto prací bylo možno zahájit práce na vlastní věži.

Obvodový plášť je v tomto případě na rozdíl od předchozích projektů a věží navržen důsledně jako nosný železobetonový podporující stropní desky. Parapety jsou vyztuženy podle normových požadavků. Tloušťka stěn pláště je navržena proměnná po jednotlivých podlažích i po půdoryse v závislosti na namáhání stěn. Pohybuje se od 200–300 mm. Stropní deska typického podlaží je navržena jako křížem armovaná železobetonová deska v tloušťce 230 mm. Je podepřená na stěnách jádra, vnitřních nosných stěnách a na obvodových stěnách. Půdorys jižní strany objektu od úrovně 18.NP výše postupně ustupuje. Vytvářejí se terasy bytů (obr. 41). Konstrukce ustupujících podlaží je řešena jako železobetonová prostorová konstrukce tvořená ze stěn a stropních desek. Obvykle jsou zachovány tloušťky stropních desek 230 mm, v některých více namáhaných částech jsou tloušťky stropních desek zesíleny na 280 mm (18.NP, 21.NP, 22.NP a 23.NP).

Závěr

Článek je zaměřen na uvedení komplexního přehledu o rozsáhlé sanaci komplexu Trinity. V první řadě bylo zabezpečeno trvalé statické podchycení jednotlivých věží. Následně bylo možné odstranit havarované části konstrukce, na které přímo navazovala demolice části obchodního centra s ohledem na nové využití objektu. Důraz se kladl během provádění na monitoring konstrukce, při kterém se sledovalo sedání budovy, náklony věží v několika výškových úrovních i šířky trhlin ve vybraných konstrukcích.

V letech 2014 až 2018 byly všechny navržené sanace úspěšně dokončeny v dobré kvalitě. Objekty A, B i C byly již zkolaudovány. Celkem bylo vybudováno 432 bytů, 117 apartmánů, loftů a ateliérů, šestnáct obchodních jednotek a 783 parkovacích míst.

Vlastní sanace představovaly pro všechny zúčastněné sérii poměrně náročných činností. Sanace proběhly úspěšně díky spojením sil investora PRO TP 06 s.r.o., generálního dodavatele Metrostav Slovakia a.s., projektanta Stráský, Hustý a partneři s.r.o. a technického dozoru. Zkušenosti jednoznačně ukazují, že pokud se stavba nosné betonové konstrukce nepovede tzv. na první pokus, je její oprava značně komplikovaná a náročná. Všechny zúčastněné pak stojí obrovské úsilí a finanční prostředky chyby napravit. Z toho důvodu se doporučuje u obdobných staveb provádět před jejich realizací důslednou kontrolu projektové dokumentace nezávislým statikem a eliminovat tak případné chyby v návrhu. Jen tak se lze vyhnout podobným haváriím, které mají v konečném důsledku značný dopad na důvěru laické veřejnosti ve stavebnictví.

Zdroje:
[1] HALVONIK, J.; L. FILLO. Pretlačenie – príčiny havárie v komplexe Trinity. Sborník vědeckých prací VŠB-TU Ostrava, 01/2014.
[2] GRAMBLIČKA, Š. Pasportizácia porúch nosných konštrukcií polyfunkčného komplexu Trinity. Experting, 06/2014.
[3] ČERVENKA, J.; T. SEIDLOVÁ. Posouzení stávajícího stavu a navrhované rekonstrukce typické stropní desky NP7 a NP17–NP21, 2014.
[4] LÁNÍK, J. Diagnostika polohy výztuže. Polyfunkční komplex Trinity, Bratislava, 2014.
[5] NOVÁČEK, J. Analýza zesilování železobetonových desek s ohledem na mezní stav protlačení. Disertační práce, VUT FAST v Brně, 2019.
[6] NOVÁČEK, J.; M. ZICH. Design and in-situ behaviour of additional drop panels. In Proceedings of the fib Symposium 2019. 2019. p. 758–767. ISBN: 978-2-940643-00-4.
[7] NOVÁČEK, J.; M. ZICH. Technology of additional shear reinforcement for strengthening foundation slabs and its long-term monitoring. In Proceedings of The 12th fib International PhD Symposium in Civil Engineering. 2018. p. 895–900. ISBN: 978-80-01-06401-6.
[8] NOVÁČEK, J.; M. ZICH. Strengthening foundation slabs below ground water level against punching shear. In Solid State Phenomena: 24th Concrete Days 2017. Solid State Phenomena. 2018. p. 135–140. ISBN: 978-3-0357-1284-1. ISSN: 1662-9779.

Autoři:
doc. Ing. Miloš Zich, Ph.D.
Ing. Jan Nováček, Ph.D.

Spoluautoři:
Ing. Vladimír Paulička
Ing. Martin Benko