Nužnost sanacije objekta nastalog na temeljima stare zgrade s prijelaza s 18. na 19. stoljeće
Za obnovu muzeja u Sv.Ivanu Zelini, projektni zadatak je povjeren tvrtki Konstrukta d.o.o. iz Zagreba te nam je za potrebe ovog članka projektant konstrukcija, a ujedno i direktor, Antonio Maglov, dipl.ing.građ. ustupio glavni projekt.
Uvidom u postojeću arhivsku dokumentaciju vidljivo je da je zgrada izgrađena na temeljima stare zgrade iz 18-19 stoljeća, projektirana od strane Stjepana Planića 1948-1951.godine. Namjena zgrade u pedesetim i šezdesetim godinama bila je škola, poljoprivredna zadruga, te tvornica Zelinka; u sedamdesetim godinama tvornica izlazi iz zgrade, a u njoj ostaju uredi te Zavičajna zbirka (kasnije muzej).
Građevinska čestica je veličine 1003 m2, pravilnog tlocrtnog oblika, na kojoj je izvedena predmetna zgrada (Po+Pr+2K+Pk). Zgrada je javne namjene – muzej.
ZATEČENO STANJE I OŠTEĆENJE POSTOJEĆE GRAĐEVINE
Kroz godine korištenja došlo je do zahvata koji su rezultirali ukidanjem nosivih zidova i pregradnih zidova, te razne obloge podova i stropova ovisno o namjeni. Uzimajući u obzir okolnost da je predviđeni vijek trajanja građevinske konstrukcije znatno manji, a da sadašnja starost građevine od skoro 150 godina, za zaključiti je da zgrada zahtjeva zahvat na konstrukciji i svom građevinskom dijelu koji će ju učiniti sigurnom za korištenje.
Način gradnje građevine u vrijeme koncem 19.stoljeća nisu projektirane i građene tako da je uziman u obzir utjecaj seizmičkih sila, što je nakon navedenih potresa rezultiralo oštećenjima koja iziskuju zahvate na građevinskoj konstrukciji.
Vidljiva su oštećenja na poprečnim zidovima katova – dijagonalno ispucali, vertikalna komunikacija – narušena je stabilnost kamenih blokova – gazišta – došlo je do pomjeranja jednih u odnosu na druge.
Stropne konstrukcije su fleksibilni drveni grednici koji se oslanjaju na zidane zidove, što je veoma nepovoljno za potresnu otpornost zgrade zbog neravnomjernog prijenosa potresnih sila. Stropovi trebaju djelovati kao krute dijafragme koje moraju imati dovoljnu krutost u svojoj ravnini te učinkovit spoj s vertikalnom konstrukcijom, tj. zidovima. Krutom dijafragmom se sprječava pojedinačno osciliranje zidova, već dolazi do zajedničkog rada cijele konstrukcije te se omogućuje prijenos potresne sile na zidove u ovisnosti o njihovoj krutosti.
Glavni problem zgrade je nedostatna nosivost zidanih zidova na horizontalne potresne sile te manjak zidova u dva ortogonalna smjera.
Budući da su stropne ploče drveni grednici oslonjeni na centralnu liniju zidova te fasadne zidove, gubitak stabilnosti van ravnine fasadnih zidova je iznimno opasno zato što tada stropne ploče gube svoje ležajeve te dolazi do djelomičnog, a u najgorem slučaju i kompletnog urušavanja konstrukcije.
U područjima s ubrzanjem tla ag >0.15g, prema EC-8, zabranjeno je graditi zgrade od nearmiranog ziđa (bez armiranobetonskih vertikalnih i horizontalnih serklaža) s preko dvije nadzemne etaže. Za lokaciju na kojoj se nalazi stambena zgrada ubrzanje tla iznosi ag =0.21g, što znači da zgrada ima dvije etaže više nego što je dozvoljeno propisima. Treba napomenuti da je zgrada građena oko 1950. godine, gotovo 20 godina prije nego što su doneseni prvi protupotresni propisi.
Iz sveg navedenog, vidljivo je da je u sadašnjem stanju bitno narušena mehanička otpornost i stabilnost te je neophodno seizmičko ojačanje konstrukcije kako bi se povećala potresna otpornost cijele zgrade.
Prema smjernicama propisa, zgrade koje su teže oštećene u potresu obnavljaju se na razinu 3 koja predstavlja cca 75% pune seizmičke nosivosti.
OPIS MJERA SEIZMIČKOG OJAČANJA GRAĐEVINE
Glavni cilj mjera sanacije i seizmičkih ojačanja je povezivanje konstrukcije u kompaktnu cjelinu, kako se u eventualnom sljedećem istom ili jačem potresu ne bi dogodila jača oštećenja koja bi ugrozila mehaničku otpornost zgrade, kao i sigurnost korisnika.
PREDVIĐENI ZAHVATI SANACIJE I SEIZMIČKOG OJAČANJA S DETALJIMA SANACIJE
Prva mjera ojačanja je injektiranje svih većih pukotina (pukotine > 5mm)
Cilj je sanacije pukotina osigurati prvobitnu čvrstoću i cjelovitost zidanog zida. Najčešći je postupak sanacije injektiranje pukotina, a materijal za injektiranje ovisi o tipu zida i širini pukotina.
Injektiranje se može izvesti na jedan od sljedećih načina:
- injektiranje pod tlakom (najčešće),
- gravitacijsko injektiranje (jako oštećeni zidovi),
- vakuumsko injektiranje (manje intervencije, manje pukotine, injekcijska smjesa mora biti izrazito tekuća).
Način sanacije ovisi o širini pukotine.
Druga mjera je ojačanje zidova ab oblogom i izvedba novih poprečnih ab zidova, kako bi se povećala duktilnost i opća nosivost zgrade. Povezivanje ab obloge kroz postojeće zidove izvodi se bušenjem rupe krunom fi150 kroz postojeći zid – 4 rupe po visini zida, te se ugradi šipka fi20 u rupu i zajedno se ispuni betonom kod izvedbe betoniranja ab obloge.
Nadvoje je potrebno povezati s ab oblogom ugradnjom armaturnih šipki fi10 – B500B (4kom/m2 nadvoja), u bušenu rupu fi12 dubine min 20 cm. Kod postave ankera rupe očistiti i ispuniti anker fix mortom.
Treća mjera je ojačanje fasadnih zidova, podrumskih zidova i stupova FRCM sustavom. Fasadni zidovi na etažama prizemlje, 1.kat i 2.kat će se dodatno ojačati armaturnim šipkama ø8 – B500B u sljubnicama postojećeg zida/stupca u svaku 3 sljubnicu. U stupac se buše rupe ø12 dubine 20 cm pod kutem od 45°. Prije postave šipke rupe/sljubnice očistiti i ispuniti anker fix mortom. Nakon toga se pristupa izvedba FRCM sustava.
Posmično/vlačno ojačanje nosivih zidova izvodi FRCM sustavom (kompaktna armirajuća žbuka). Sustav se sastoji od mrežice od staklenih vlakana te od dvokomponentnog cementnog morta visoke duktilnosti.
Prije postavljanja FRCM sustava potrebno je injektirati zidove, ukloniti postojeću žbuku s cijelog zida te pripremiti podlogu.
Površina zida se izravnava slojem morta u debljini od 5-6 cm. Mrežica od staklenih vlakana se postavlja u mort, koji je još svjež. Preklop mrežica mora biti minimalno 20 cm. Nakon toga se nanosi drugi sloj morta debljine 5-6 mm preko mrežice dok je prvi sloj još svjež.
Kod obostranog ojačanja zida FRCM sustavom potrebno je izvesti poprečna sidra kako ne bi došlo do odvajanja (delaminacije) sustava. Sidrenje se izvodi karbonskom užadi kroz zidni element te se tako osigurava dvostruko sidrenje.
Užad je potrebno izrezati na duljinu koja je jednaka zbroju debljine zida i dvostruke duljine krajnjih dijelova koji će se rasplesti na površini obje strane zida (slika a – A i D).
Dio užeta koji treba umetnuti u zid je potrebno impregnirati tekućom epoksidnom smolom. Dio užeta koji je prekriven smolom se posipa suhim pijeskom te se pričeka oko 24 sata kako bi se smola stvrdnula. Nakon toga je uže spremno za postavljanje.
Uže se postavlja nakon što je mort za sustav koji se spaja očvrsnuo. U rupu se postavlja epoksidno komijsko sredstvo za sidrenje. Kruti dio se postavlja u rupu, a krajevi užeta se raspletu po površini zida. Krajevi užeta učvrste se kitom te se posipaju kvarcnim pijeskom.
Četvrta mjera je povezivanje spojeva međusobno ortogonalnih zidova.
Svi okomiti zidovi (spojevi kuteva zidova) će se povezivati postavljanjem armaturnih šipki po visini i sidrenjem epoksijem u zidane zidove. Time se postiže kompaktnost i zajednički rad međusobno okomitih zidova, kako ne bi došlo do odvajanja spojeva i lokalnog osciliranja i pucanja pojedinih nepovezanih zidova.
Nakon potresa, kod velikog broja zidanih građevina, uočene su vertikalne pukotine na spojevima okomitih zidova koje su nastale zbog neovisnih pomaka svakog zida ili savijanjem okomito na svoju ravninu. Te pukotine je potrebno sanirati te izvesti ojačanje na spoju zidova kako bismo spriječili pojedinačno neovisno osciliranje zidova i dijelova građevine. Nakon povezivanja svih nosivih dijelova konstrukcije (izvođenje krute dijafragme, povezivanje stropne konstrukcije sa zidovima te povezivanje spojeva zidova) dolazi do zajedničkog rada konstrukcije te se omogućuje prijenos potresne sile na zidove u ovisnosti o njihovoj krutosti te se osigurava da se zgrada za vrijeme potresa ponaša kao prostorna konstrukcija s međusobno dobro povezanim konstrukcijskim elementima.
Peta mjera je ojačanje temelja (proširivanje jednostrano i/ili obostrano) s povezivanjem (ankeriranjem) s postojećim temeljima.
Šesta mjera je ojačanje stropne konstrukcije podruma – svoda. Prvo će se ukloniti nasip šute sa svoda i očistiti isti, te izvesti ab tlačna ploča direktno po površini svoda. Lukovi će se na mjestu oštećenja sanirati injektiranjem, te će se u uzdužnom smjeru postaviti zatege fi32 (u peti luka) između zidova/stupova.
Sedma mjera je ojačanje stropnih konstrukcija na etažama prizemlje, 1.kat i 2.kat izvedbom armiranobetonske tlačne ploče. Novu ploču potrebno je dobro sidriti u postojeće zidane zidove i betonski strop iznad hodnika kako bi se osigurao uravnotežen prijenos horizontalnih potresnih sila na zidove u odnosu na njihove krutosti. Kruta dijafragma bi sama po sebi riješila problem neovisnog osciliranja dijelova građevine te bi se oscilacije umirile i ujednačili pomaci.
Osma mjera je ojačanje krovišta. Krovište će se bočno stabilizirati kosnicima od fosni 5/15 cm u ravnini krova. Kosnici se spajaju s krovnom konstrukcijom vijcima za drvo. Potrebna je provjera spojeva nosive konstrukcije – visulje i rogova te utvrditi u kakvom su stanju, a oštećene elemente zamijeniti novima.
Dimnjaci su izvedeni u zidanim zidovima tako da se kod zidanja zida ostavila rupa od poda podruma do vrha zida najviše etaže. Ovakav način izvedbe dimnjaka u zidu dovelo je do prekinutosti zida (smanjenja nosivosti), te su kod potresa nastala oštećenja zidova na mjestu dimnjaka. Predviđa se mjera ojačanja ispunjavanje rupe dimnjaka betonom.
Otvori/niše u postojećim zidovima će se zazidati da se dobije zid koji može preuzeti naprezanje.
Deveta mjera je ojačanje vanjskog stubišta.
ARP d.o.o. Building protection izabran za izvođača s tehnologijom materijala prema projektu
Glavni izvođač radova na konstruktivnoj obnovi Muzeja Sveti Ivan Zelina, odabrao je našu tvrtku ARP d.o.o. Building protection kao pouzdanog partnera, koji nudi tehnologiju materijala prema projektu, te tehničko-tehnološku podršku.
Naš glavni segment i sudjelovanje u obnovi odnosi se na primjenu novijih tehnologija kompozitnim materijalima FRCM sistemom (Fabric Reinforced Cementitious Matrix). Tehnologiju materijala koju primjenjujemo je talijanske tvrtke G&P Intech, našeg dugogodišnjeg partnera kojeg zastupamo na hrvatskom tržištu, koji ima preko 30 godina iskustva u primjeni novih tehnologija za konstruktivnu obnovu i zaštitu zgrada od posljedica potresa.
Prije same ugradnje cjelovitog kompozitnog Sistema FRCM za ojačanje zidova i svodova prethodila je adekvatna priprema zidova: obijanje stare i dotrajale žbuke, čišćenje sljubnica, te pranje zidova vodom pod pritiskom.
Nakon pripremnih radova, sljubnice zidova od kamena i opeke bilo je potrebno ojačati i zapuniti s visoko duktilnim mortom LIMECRETE TA i LIMECRETE M15 na bazi prirodnog hidrauličnog vapna NHL.
Zidove je također bilo neophodno ojačati i konsolidirati unutar same jezgre ziđa, obzirom da je bila dosta rastresita, posebno dio zidova od kamena u podrumskim prostorima. Zidovi su konsolidirani postupkom injektiranja, stoga smo u tu svrhu primijenili proizvod LIMECRETE IR-visokofluidnu suspenziju na bazi prirodnog hidrauličnog vapna NHL koja je pogodna i za materijale koji su okarakterizirani niskom propusnošću.
Pukotine u ziđu su također ispunjavane postupkom injektiranja visokofluidnom suspenzijom, te smo u sljubnice ugrađivali inox spiralne ankere fi 8mm STEEL ANCHORFIX 08 u visoko duktilnom mort na razmaku 25 cm po dužini pukotine.
Tek nakon adekvatne pripreme i učvršćivanja zidova i svodova moglo se krenuti s ugradnjom FRCM Sistema i dodatnog učvršćivanja i povezivanja sa zidovima i svodovima.
FRCM sistem čine staklena alkalno otporna mreža G-NET 251 BA 25×25 mm, 250g/m2, dvokomponentna mineralna matrica na bazi NHL prirodnog hidrauličnog vapna LIMECRETE S2, staklena sidra fi 10mm G-FIX 10, kemijsko epoksidno sredstvo za učvršćivanje staklenih sidara RESIN 380, te epoksidna smola RESIN 75 za ugradnju i rasplitanje staklenog sidra slobodnog dijela koji nije ugrađen u zid po površini zida.
Mineralna matrica u koju se utapa staklena mreža može se nanositi ručno ili strojno ukupne debljine cca 1cm u dva sloja. Potrebno je paziti da se osigura preklop od 25 cm na dijelovima preklopa mreža. Dubina i broj sidara se određuje od situacije do situacije od 1kom/m2, do 4 kom/m2. FRCM sistem je kompozitni materijal koji preko mreže omogućuje veću dodirnu površinu vlakana i matrice, te time osigurava bolje zajedničko djelovanje materijala u kompozitnom sustavu. Svrha vlakana je preuzimanje vlačne sile nakon pojave mikropukotina u matrici, a uloga matrice je distribucija sila na vlakna, ta povezivanja FRCM sistema na ziđu koje se ojačava i doprinosi tlačnoj nosivosti ziđa. Nakon obrade zidova strukturnim ojačanjem, zidovi se mogu dalje žbukati Ili oblikovati raznim završnim oblogama i bojati prema željama.
Tvrtka ARP d.o.o. Building protection trenutno podupire nekoliko značajnih projekata na sanacijama konstrukcija, te ojačanjima uslijed posljedica potresa.