Poruchy kotvených střech 1 – Dvacet let zkušeností, omylů a mýtů

Ploché střechy u nás prošly během posledních dvou desetiletí bouřlivým vývojem. Počátkem 90. let minulého století k nám začaly přicházet nové materiály a technologie, které si vyžádaly radikální změnu pohledu na problematiku konstrukcí plochých střech, jejich navrhování, realizaci a provádění oprav. Vývoj dospěl k tomu, že při realizaci plochých střech je v současnosti nejrozšířenějším způsobem stabilizace střešních vrstev proti účinkům větru technologie kotvení

Kotvení povlakové hydroizolace, případně tepelné izolace i dalších vrstev, se v mnoha případech jeví jako nejefektivnější metoda pro opravu staré zatékající střechy nebo pro provedení nové ploché střechy. Důvodem je řada výhod, kupříkladu nezávislost volně položené, jen mechanicky upevněné hydroizolace na dilatačních pohybech původního podkladu, efektivní umožnění odvětrání stávající vlhkosti, zpracování hydroizolačního systému i za zhoršených klimatických podmínek, možnost souběžné aplikace dodatečné tepelné izolace. U nových plochých střech halových staveb s podkladem z trapézového plechu patří kotvené střešní skladby k nejrozšířenějším technologiím, nad jinými způsoby stabilizace výrazně převažuje i při rekonstrukcích nejen panelových budov.

Za více než dvě desetiletí užívání kotvených střech v praxi se nutně muselo objevit mnoho poznatků i pozitivních a negativních zkušeností souvisejících s touto technologií provádění střech. V následujícím textu se pokusím provést jejich alespoň částečné shrnutí.

Historické zkušenosti
Při příchodu pro nás nové technologie kotvených střech většina předních výrobců povlakových hydroizolací přinášela kompletní poznání a jasné systémové předpisy pro aplikaci svých výrobků, a to jak výrobci plastových hydroizolačních fólií, tak – o něco málo později – i výrobci asfaltových pásů. Na začátku tedy byl u převážné většiny zahraničních dodavatelů dobrý technický servis, podpořený minimálně dvacetiletou zkušeností s aplikací kotvených střech na západ od našich hranic. Dá se tedy říci, že kotvené střechy realizované kolem poloviny 90. let minulého století byly ve své většině prováděny kvalitně i díky technické podpoře dodavatelů hydroizolací nebo jejich tuzemských zástupců.

Později však nastupuje větší poptávka po kotvených střechách, začíná masivní výstavba montovaných halových staveb a výrazně stoupá počet oprav původních střech panelových budov, spojených s jejich současným dodatečným zateplováním.

Spolu se stále větším rozšířením tohoto typu střech halových staveb a se vzrůstajícím množstvím nových i opravovaných plochých střech přichází určitý zlom v kvalitě, objevují se první poruchy i havárie a tento stav přetrvává do dnešních dnů.

Souvisí to zejména s dvěma fakty:
1. Je stále větší potřeba plochých střech, ale přibývá nekvalifikovaná pracovní síla u realizačních firem.
2. Přichází vzrůstající tlak na cenu a termíny, taktéž neznalost a v nejhorších případech i snaha o rychlý zisk za špatně odvedenou práci.

To se v praxi projevilo šetřením na nesprávných místech, například nahrazováním kotevních prvků nekvalitními výrobky, absencí kotevních plánů, snižováním potřebného počtu kotev a nerespektováním jejich správného umístění v různých oblastech ploché střechy.

Příčiny defektů a havárií
Pokud není dodržena technologie a nejsou respektovány platné normy, předpisy a mnohdy i selský rozum, musí dříve nebo později vlivem jedné či více příčin dojít k defektům i haváriím kotvených střech. Záporný tlak, tedy sání vyvolané větrem, způsobuje často poruchy a havárie střešních plášťů. Působením větru vzniká permanentní dynamická zátěž, která rozkmitává střechu a její jednotlivé vrstvy. Vítr dokáže ve svých silnějších projevech soudržnost jednotlivých vrstev narušit. Posledním impulzem k selhání střechy je pak silný nárazový vítr, vichřice, orkán. Dochází-li k poruchám a haváriím kotvených střech vlivem větru, je to většinou zapříčiněno podceněním důležitých faktorů a neznalostí problematiky. Mezi časté příčiny selhání střech patří:
– chybná specifikace kotevních prvků vzhledem k druhu podkladu a tloušťkám upevňovaných vrstev a použití nevhodných kotev vzhledem k parametrům podkladu nebo kotev, které na plochou střechu nepatří, například časté po-užití fasádních hmoždinek;
– nedostatečná antikorozní odolnost kotev a jejich plastových částí;
– absence kotevního plánu zpracovaného podle platných norem a předpisů;
– neprovedení výtažných zkoušek;
– montážní chyby, nerespektování montážních předpisů a norem;
– chybná geometrie kotvy v přesahu upevňované hydroizolace příliš u kraje pásu;
– nedostatečné kotvení detailů – přechodových a ukončovacích lišt, atik, prostupů.

Dojde-li při realizaci kotvené střechy k uvedeným chybám, pravděpodobnost defektů a havárií kotvených plochých střech se výrazně zvyšuje. Nekvalitní kotevní prvky se mohou uvolňovat z podkladu, perforovat upevněnou hydroizolaci. Kotvy vyrobené z nekvalitních materiálů, případně kotvy s chybnou konstrukcí a nedostatečnou pevností, se mohou vlivem velkých dynamických sil deformovat, později selhat. Nedostatečně antikorozně ošetřené prvky podléhají brzy korozi, jejich části z nekvalitního plastu praskají a střecha se stává nekotvenou. Častou příčinou havárií je i podcenění únosnosti podkladu v důsledku neprovedení výtažných zkoušek a chybná kalkulace počtu kotevních prvků, velmi často při realizaci střech absentuje náležitě zpracovaný kotevní plán v souladu s platnými normami a předpisy, někdy je dokladován kotevní plán částečně nebo úplně chybně zpracovaný. Začasté chybí i potřebná osvědčení o parametrech používaných sestav, tedy kotev a upevňovaného hydroizolačního pásu. Na haváriích se podepisují i četné montážní chyby.

Omyly
Velkým omylem (nebo chybou nebo přečinem proti předpisům) bylo například zaměňování kvalitních kotev za různé kutilské výrobky, které byly nakupovány po železářstvích nebo vyráběny v tuzemských dílnách bez potřebných znalostí pevnostních i dalších parametrů. Zdánlivě snadná výroba všelijakých plastových a kovových nýtků a trubiček a poté jejich aplikace na střechách se posléze v praxi větrem zkoušené střechy stala důvodem selhání některých střech. Zcela byla – a dodnes často je – opomíjena korozní odolnost kotev, a to jak jejich kovových, tak i plastových částí. V důsledku nekvalitního materiálu dříve nebo později dochází k narušení kotev korozí, rovněž tak ke křehnutí plastu a kotva, a spolu s ní i střecha, selhává. Tato situace se ještě zhoršila nástupem některých asijských výrobků, které – ač vypadají shodně se svými originálními předlohami – často postrádají potřebnou kvalitu.

Kapitolou samo pro sebe je časté používání fasádních hmoždinek, popřípadě natloukacích hmoždinek, které nejsou konstruovány pro dynamické namáhání větrem na ploché střeše, a jsou tak příčinou poruch a havárií mnohých střech.

Jedním z dalších omylů na poli kotvených střech byla základní neznalost o působení sání větru na ploché střeše a v jejích různých segmentech. Mnoho střech bylo například „stabilizováno“ proti účinkům větru kotvením „po třiatřiceti“, myšleno rozestup jednotlivých kotev v centimetrech, ale bez ohledu na oblast střechy nebo šířku kotvené povlakové hydroizolace. 

Mýty
Nástup nové technologie kotvených střech vyvolal také řadu mýtů a zavádějících tvrzení a některá z nich pronikla i do odborné literatury. Velmi frekventovaná byla kupříkladu otázka tepelných ztrát způsobených kotevními prvky. Zrovna tak často nebylo doporučováno kotvení s poukazem na to, že dojde k perforaci parozábrany kotevními prvky.

Je samozřejmě skutečností, že kotevní prvek tvoří tepelný most. Podle provedených měření, která byla součástí odborných prací [1] a [2] věnujících se tématu tepelných mostů, ale tepelný odpor určité střešní konstrukce snižuje kotva pouze o cca 0,5–2,5 %, v závislosti na typu a materiálu kotvy (celokovová kotva z nerezové oceli, kotva s plastovým teleskopem, kotva z uhlíkové oceli). Toto snížení tepelného odporu je nepatrné a může být eliminováno použitím určitého typu kotvy. Z praxe mohu odvodit, že například tepelné ztráty vlivem spárové netěsnosti mezi deskami tepelné izolace jsou mnohem vyšší. Rovněž se tepelné mosty způsobené kotvami prakticky eliminují větší tloušťkou tepelné izolace.

Podobná situace je i v otázce perforace parozábrany kotvami. Tento důvod dokonce vedl k nedoporučování kotvených technologií – přesto jsou kotvené technologie na našich střechách převažující. Fakt perforace parozábrany se dá totiž zohlednit již při tepelnětechnickém výpočtu pro danou střechu a tam, kde by i přesto mohl sehrát negativní roli, je namístě vždy navrhovat parotěsnou zábranu z asfaltových modifikovaných pásů. Pak totiž dojde k utěsnění průchodu kotvy elastickou asfaltovou hmotou.

K tomuto tématu ještě zbývá uvést jednu důležitou informaci, a sice že poměr součtu plochy všech průrazů parozábrany, například střešním šroubem do trapézového plechu, vůči ploše dané střechy se pohybuje mezi 1 : 10 000 až 1 : 25 000 v závislosti na konkrétních rozměrech střechy. V praxi to znamená, že kupříkladu několikeré porušení nebo nedokonalé slepení přesahů parozábrany při pokládce nebo její nenapojení na prostupy znamená mnohonásobně větší problém jak s parotěsností dané střešní konstrukce, tak i s kondenzací v takových defektních místech střechy a s jejími následky.

Závěr
Během více než dvou desetiletí kotvené střechy prováděly i firmy, které od začátku respektovaly potřebu kvalitních materiálů, patřičné technologické předpisy a příslušné normy. Odpovědně provedené střechy obstály ve zkoušce času dvaceti let bezchybně. Bohužel, ne všechny kotvené střechy realizované v průběhu uplynulých dvou desítek let byly nebo jsou v pořádku. Časté jsou případy, kdy musely být opravovány střechy jen několik let nebo dokonce měsíců po jejich dokončení. V tomto ohledu se dá očekávat, že zejména na plošně rozsáhlých střechách některých hal a průmyslových objektů bude v blízkém čase docházet k poruchám i haváriím. Při provádění mnohých střech halových staveb došlo buď k defektům, které byly rychle zjištěny a opraveny, anebo k použití takových postupů a materiálů, které přinesou selhání a havárie střech v blízké či vzdálenější budoucnosti. Toto konstatování platí i pro ploché střechy ostatních typů staveb, kde je použita technologie kotvení a není bezchybně aplikována.

Nevyhnutelný proces postupného selhávání a havárií některých plochých střech má však i pozitivní přínos, spočívající v poznání těchto procesů a v možné nápravě tohoto stavu v budoucnosti. Při analýze příčin havárií je třeba vždy kriticky posoudit používané postupy a materiály, aby při následných opravách již nedocházelo k opakování chyb. Poruchy a havárie některých kotvených střech mají i jeden pozitivní efekt, vedou totiž k obnově střešních materiálů a k zajištění práce pro realizační firmy.

Druhá část se bude věnovat poruchám kotvených plochých střech zaviněným neznalostí normy a montážních předpisů.

JOSEF KRUPKA
foto autor a archiv firmy SFS intec (3, 4, 5, 15, 16)

Literatura:
1) STODŮLKA, Jindřich. Mechanicky kotvené jednoplášťové ploché střechy z pohledu stavební fyziky. Brno, 2015.
2) WIELAND, Heinz. Heat losses through flat roof fasteners? Heerbrugg, 2006.

Josef Krupka (*1955)
je absolventem SPŠ zeměměřické. Od roku 1992 pracoval se střešními materiály, podílel se na zavádění technologie kotvených střech v ČR. Ve své soukromé expertní a konzultační praxi se věnuje posudkové činnosti poruch všech střešních konstrukcí, specializuje se na problematiku plochých střech, nejen kotvených (od r. 1999). Je členem České hydroizolační společnosti, odborné společnosti při ČSSI (2016).