Článek pojednává o vadách a poruchách nové střešní konstrukce nad částí spojující původně dvě samostatné budovy ZŠ s novou podkrovní učebnou sloužící i jako společenský sál. Původní střešní konstrukce tvořila plochá střecha, která byla zastřešena vzhledem k potřebě vybudování využitelných podkrovních prostor novou sedlovou střechou se sklonem 35 °. Nosná konstrukce je kombinací primární ocelové nosné konstrukce doplněné sekundárními nosnými dřevěnými prvky.
Následně se v podkrovní učebně začaly projevovat vady spočívající v opakovaně se objevujících vlhkostních mapách na konstrukci vnitřního SDK podhledu, kterou jsme řešili v rámci zpracování znaleckého posudku.
Nová sedlová střecha provedená nad původní plochou střechou spojovacího krčku mezi budovami základní školy je mírně lichoběžníkového tvaru, má základní půdorysné rozměry 12,00–12,80×17,80 m a byl provedena na konci 90. let minulého století. V takto nově vybudovaném podkroví byl umístěn ateliér pro výuku výtvarných předmětů, který slouží současně jako společenský sál (jedná se o největší prostor v objektech ZŠ) k pořádání společných akcí školy. Ateliér je osvětlen jednak střešními okny, jednak okny v protilehlých zděných štítových zdech tl. 400 mm.
Nedlouho po dokončení podkrovní učebny se začaly opakovaně projevovat vizuálně patrné vlhkostní mapy na vnitřním SDK podhledu, která byla opakovaně opravována včetně kontroly stavu střešní krytiny z oxidovaných asfaltových šindelů, ale bez podstatného pozitivního výsledku. Postupem času se velikost i intenzita vlhkostních map zvyšovaly a začaly se projevovat i na stropních podhledech v podlaží pod společenským sálem v podkroví.
Projektová dokumentace
Nosná konstrukce sedlové střechy je v dostupné projektové dokumentaci (PD) navržena v kombinaci ocelových a dřevěných nosných prvků. Základní prvky nosné konstrukce střechy dle dostupné PD jsou:
– ocelová vrcholová vaznice (příhradová, rovnostranný prostorový trojúhelník obrácený vodorovnou stranou nahoru);
– ocelové krokve po vzdálenostech zhruba 2,0–2,8 m (profily UE č. 180);
– dřevěné vazničky (100/120 mm) po 1,1 m uložené na ocelové krokve.
Ocelová příhradová vrcholová vaznice je osazena pouze na ocelových nosnících, umístěných v protilehlých zděných štítových stěnách tl. 400 mm. Ocelové krokve jsou uloženy na ocelové příhradové vrcholové vaznici, jsou spojené ve vrcholu a dole osazeny na ocelových kotevních deskách v zachycených železobetonových věncích. Celá střešní konstrukce je podélně zavětrována ocelovými ztužidly v obou krajních polích.
Skladba střešního pláště je v dostupné PD navržena jako skladba S3:
– eternitové šablony,
– asfaltový pás A 400,
– dřevěné bednění tl. 18 mm,
– dřevěné vazničky 100/120 mm + mimo vazničky vzduchová mezera,
– ocelové krokve UE č. 180 mm + minerální vata Prefizol tl. 180 mm uložená mezi ocelovými krokvemi,
– dřevěné latě 25/80 mm uložené po sklonu střechy a 400 mm,
– dřevěné podbití tl. 24 mm,
– omítka na rabitzově pletivu (alternativně SDK).
Již z návrhu skladby v PD je jasně patrné, že řešení je z hlediska stavební tepelné techniky naprosto nepřijatelné a že dochází k výskytu masivních tepelných mostů ocelovými konstrukčními prvky.
Stavebnětechnický průzkum
V rámci stavebnětechnického průzkumu byly do stávající střešní konstrukce provedeny dvě kontrolní sondy z exteriérové strany – vzhledem k probíhající výuce nebylo možno provést sondy z interiéru. Ze stavebnětechnického průzkumu včetně provedených sond vyplynuly následující skutečnosti:
nosná konstrukce sedlové střechy je provedena přibližně v souladu s dostupnou PD, došlo pouze ke zvětšení profilů dřevěných vazniček na 120/140 mm.
Skladba střešního pláště dle provedených kontrolních sond (sondy realizovány z exteriéru) se od návrhu PD částečně liší a je následující:
– asfaltový šindel – oxidovaný asfalt s minerálním posypem,
– asfaltový pás A 400,
– dřevěné bednění tl. 24 mm,
– dřevěné vazničky 120/140 mm + minerální vata zasahující cca 80 mm,
– ocelové krokve UE č. 180 mm + minerální vata tl. 100 mm uložená mezi ocelovými krokvemi,
– ocelový rošt 45 mm pod SDK zachycený mezi ocelové krokve,
– parozábrana – vyztužená PE fólie volně překládaná,
– SDK tl. 12, 5 mm.
Sedlová střešní konstrukce podkrovní učebny (společenského sálu) je opatřena výše uvedenou zateplenou skladbou po celé své výšce. Ocelová prostorová příhradová vrcholová vaznice je celá umístěna v interiéru jako viditelná, ocelové krokve jsou částečně viditelné na podhledové konstrukci a jsou opatřeny dřevěným obkladem (viz obr. 2).
V rámci realizace stavebnětechnického průzkumu byly zjištěny tyto vady a poruchy:
– masivní vlhkostní mapy vizuálně patrné na SDK podhledu ateliéru a společenského sálu v podkroví ozn. jako 3. NP (viz obr. 3);
– zátoky vizuálně patrné na stropních podhledech zejména v učebně chemie ve 2. NP (pod společenským sálem – viz obr. 4).
Rozbor problematiky
Rozborem bylo zjištěno, že vizuálně patrné vlhkostní mapy na SDK podhledu společenského sálu nekorespondují s minimálními dílčími nedostatky střešní krytiny z oxidovaných asfaltových šindelů, ale jsou zejména v místech ocelových krokví. Kontrolními tepelnětechnickými výpočty byla zjištěna v místech ocelových krokví ve stávající konstrukci masivní kondenzace vodních par, více než 100násobně překračující povolené limity.
Zatečení vizuálně patrná na SDK podhledu ve 2. NP v učebně chemie jsou dislokovány v blízkosti obvodových stěn, které jsou ve 3. NP ukončeny železobetonovými věnci podporujícími ocelové krokve.
Na základě výše uvedených skutečností bylo možno objektivně s velmi vysokou pravděpodobností konstatovat, že příčinami vzniku „zatékání“ do střešního pláště jsou:
– masivní tepelné mosty způsobené nesprávným návrhem i provedením střešního pláště sedlové střechy dislokované zejména v místech ocelových krokví, kde jsou masivní kondenzační zóny – zatečení do 2. NP jsou způsobena protékáním zkondenzované vody stékající z šikmého střešního pláště společenského sálu na stropní konstrukci mezi 3. a 2. NP v části zakryté přizdívkami;
– negativně působí i nekvalitně provedená parozábrana, která je pouze volně přeložena a velmi pravděpodobně i místně opakovaně perforována.
Osazení sekundární nosné konstrukce z dřevěných vazniček s dřevěným plnoplošným bedněním na ocelové nosné prvky nebylo v tomto konkrétním případě doplněno ani správným návrhem, ani správným provedením skladby střešního pláště.
V tomto konkrétním případě je třeba provést zásadní úpravy skladby střešního pláště tak, aby bylo zabráněno vzniku tepelných mostů s kondenzačními zónami.
Závěry
Z hlediska návrhu a provedení nosné střešní konstrukce sedlové střechy na základní rozměry 12,0–12,80×17,80 m je možno konstatovat:
– na výše uvedené rozpětí bylo vhodnější užít jako primární nosnou konstrukci prvky dřevěné, v systému prosté krokevní soustavy s rozpěrami – v tomto případě s výhodou lepené, případně kombinované tvaru I se stojinou z OSB nebo tvrdých dřevovláknitých desek po vzdálenostech cca 1,0–1,2 m;
– pro podélné ztužení by bylo možno při existenci masivních štítových stěn využít např. šikmé plnoplošné bednění, tzn., že by nebylo nutné provádět sekundární nosnou konstrukci nad krokvemi, případně jiný způsob podélného ztužení;
– i při nesprávném návrhu a provedení střešního pláště (v úvahu připadá pouze ponechání tepelných mostů v místě dřevěných krokví při vyplnění mezikrokevního prostoru tepelným izolantem) by velmi pravděpodobně nedošlo ke vzniku masivních kondenzačních zón.
Při standardním řešení s alespoň minimálním překrytím spodní úrovně dřevěných krokví tepelnou izolací v SDK podhledu by mohla být tato skladba dlouhodobě funkční i při nekvalitním provedení parozábrany.
Pro tyto závěry jednoznačně hovoří i skutečnost, že v rámci realizace podkrovního společenského sálu došlo i k vybudování dalších podkrovních prostorů, učeben, kabinetů a skladů v původních sedlových střechách pod stávajícími dřevěnými krovy na obou budovách ZŠ. Kontrola funkčnosti skladeb střešních plášťů spočívala v:
– prověření skutečné skladby z kontrolních sond do střešního pláště;
– kontrolním tepelně-vlhkostním výpočtu skladby střešních plášťů.
Přestože tyto kontroly prokázaly, že skladby nevyhovují požadavkům ČSN 73 0540 a mělo by v těchto skladbách docházet ke vzniku dílčích kondenzačních zón (nedokonalé vyplnění tepelným izolantem, vznik tepelných mostů a nedostatky v provedení parozábrany), nebyly při stavebním průzkumu zjištěny podstatné vady způsobené kondenzací vodních par. Většina problémů s vlhkostí byla u těchto skladeb s dřevěnými nosnými prvky způsobena postupnou degradací střešní krytiny z oxidovaných asfaltových šindelů, kudy následně zatékala srážková voda.
Závěrem považujeme za vhodné konstatovat následující poznatky z výše uvedeného případu:
– užití ocelových prvků ve skladbě zatepleného střešního pláště vyžaduje velmi kvalitní návrh a provedení a i malé nedostatky mohou způsobit závažní problémy – obecně tedy užívat ocelové prvky malých rozponů se jeví jako zbytečné;
– při užití dřevěných nosných prvků je třeba zejména vyloučit vznik kondenzačních zón, tepelné mosty dřevěnými prvky se na funkčnosti konstrukce projeví pouze v oblasti úspor energie bez vzniku jiných problémů.
MILOSLAV NOVOTNÝ, KAREL ŠUHAJDA, EVA ŠUHAJDOVÁ, MILOSLAV NOVOTNÝ
foto archiv autorů
Prof. Ing. Miloslav Novotný, CSc., (*1955)
je absolventem FAST VUT v Brně, kde také v současnosti pracuje v Ústavu pozemního stavitelství jako jeho vedoucí. Zabývá se zejména poruchami staveb vlivem zvýšené vlhkosti, odstraňováním vlhkosti pomocí mikrovlnného záření a využitím dřeva ve stavebních konstrukcích. V současnosti je také proděkanem pro strategický rozvoj.
Ing. Karel Šuhajda, Ph.D., (*1979)
je absolventem FAST VUT v Brně, kde v současnosti působí jako zástupce vedoucího Ústavu pozemního stavitelství.
Ing. Eva Šuhajdová (*1982)
je absolventkou FAST VUT v Brně, kde v současnosti studuje v doktorském studijním programu.
Ing. Miloslav Novotný (*1990)
je absolventem FAST VUT v Brně, kde v současnosti studuje postgraduál na Ústavu pozemního stavitelství.
