Spolehlivost kotvených plochých střech je dána nejen dodržením všech zásad a předpisů pro správnou stabilizaci povlakové hydroizolace proti účinkům větru, ale je nutné náležitou pozornost věnovat i správnému upevnění tepelné izolace. Tato vrstva tvoří podklad pro hydroizolační vrstvu a může v některých případech negativně ovlivnit správnou funkci ploché střechy.
Třetí a zároveň závěrečná část textu o kotvených plochých střechách se bude věnovat právě těm poruchám a defektům vzniklým v důsledku nedostatečně upevněné tepelné izolace a dalším negativním souvislostem, jež toto zanedbání přináší.
Působením větru na plochou střechu dochází ke chvění a kmitání upevněné povlakové hydroizolace, to je markantní zejména u střech s hydroizolací z plastových fólií. Při silném větru se fólie vzdouvá a na povrchu střechy se vytvářejí podlouhlé balóny, vymezené vzdáleností kotevních řad. Zejména na těch střechách, kde byla použita fólie šířky 2 metry, je tento jev působivý a není výjimkou, že se při nárazech větru fólie zvedá několik desítek centimetrů nad svoji klidovou úroveň. Majitel takové střechy se sice nervózně dotazuje, je-li takové nafukování pořádku, ale pokud je fólie zakotvena správně, vydrží na svém místě a námaze větru úspěšně odolá. Co se ale při tomto permanentním vzdouvání fólie děje s vrstvami umístěnými pod hydroizolační vrstvou? Nejsou-li správně upevněny, dochází k poruchám a materiálovým defektům.
Co říká norma
Nutnosti stabilizace tepelné izolace se věnuje norma ČSN 73 1901: 2011 Navrhování střech – Základní ustanovení v několika odstavcích. Podívejme se pro připomenutí na zásadní ustanovení, která se přímo či nepřímo problematiky stabilizace tepelněizolační vrstvy týkají:
9.5.5 Tepelněizolační vrstvy z dílců se navrhují jako souvislé. Očekává-li se vznik mezer mezi deskami tepelněizolačního materiálu v důsledku průhybu či rozměrových a tvarových změn podkladu či tepelněizolačních desek, doporučuje se navrhovat desky s polodrážkou. Deskové mate-riály se mají klást na vazbu.
9.5.6 Navrhuje-li se tepelněizolační vrstva z více desek nad sebou, nemají se spáry vrchních desek překrývat se spárami spodních desek.
9.5.7 Tepelněizolační vrstva musí být provedena z materiálu, který nepodléhá objemovým a tvarovým změnám nebo musí být vliv těchto změn vyloučen vhodným připevněním.
9.5.8 Vytváří-li tepelněizolační materiál přímý podklad pro vodotěsnicí vrstvu, musí mít takové vlastnosti, které zajistí dosažení dostatečného přítlaku při svařování spojů hydroizolační vrstvy.
9.5.9 Vytváří-li tepelněizolační materiál z desek přímý podklad pro kotvenou povlakovou krytinu nespojenou s tepelněizolačním mate-riálem, musí být stálá poloha desek tepelné izolace zajištěna samostatně proti účinkům sání větru přenášeným na desky podtlakem nebo elektrostaticky.
Poznámka: Kotvy zajišťující samostatně polohu tepelněizolačních desek se nezapočítávají do posouzení stability skladby.
G.3 U kotvených skladeb jednoplášťových střech s povlakovou hydroizolací a klasickým pořadím vrstev se doporučuje kotvit desky tepelné izolace alespoň dvěma kotvami na m². V případě, že tohoto počtu kotev není dosaženo kotvením vodotěsnicí vrstvy, musí být desky tepelné izolace kotveny samostatně.
G.4 Spára šířky do 5 mm mezi deskami tepelněizolačních výrobků nebo mezi tepelnou izolací a navazující konstrukcí obvykle nezpůsobí snížení tepelněizolačního účinku vrstvy tepelné izolace.
Praktické důsledky absence upevnění střešních vrstev
Se všemi důsledky nerespektování výše uvedených ustanovení normy je možné se setkat na některých kotvených střechách. Nutnost samostatného kotvení tepelné izolace uvádějí i montážní předpisy výrobců střešních materiálů. V případě, že upevnění tepelné izolace je nedostatečné nebo často vůbec žádné, dochází za silného větru k již popisovanému kmitání a vzdutí hydroizolace a všechny nedostatečně upevněné materiály se mohou horizontálně i vertikálně pohybovat (obr. 1, 2). Dojde nejen k rozšíření spár mezi deskami tepelné izolace, ale mnohdy i k přeskupení desek, které mohou i volně putovat pod zdviženou hydroizolací (obr. 11, 12). Při tomto procesu dochází i k mechanickému poškození desek tepelné izolace (obr. 3, 5). Změna původního uložení materiálů se ale týká i separačních vrstev, případně i parotěsné zábrany z lehkých polyetylenových fólií. Parotěsná zábrana se může vlivem popsaných pohybů vyvolaných sáním větru oddělovat ve spojích i v napojeních na prostupy. Pokud dojde ke shrnutí části separační textilie, nastává v případě nejpoužívanějších hydroizolací z fólií PVC-P k nepřípustnému plošnému styku materiálu PVC-P s polystyrenem. To vede k degradaci obou jmenovaných materiálů, snížení tloušťky tepelné izolace a zejména k snížení pružnosti hydroizolace (obr. 7–9, 13), což se časem projeví tvorbou prasklin a postupnou ztrátou vodotěsnosti.
Chybná montáž tepelné izolace
V řadě případů se lze setkat s defekty zapříčiněnými chybami v pokládce vrstev tepelné izolace. I když je izolace samostatně kotvena, jsou tyto kotvy aplikovány pouze ve stycích dvou desek a v horším případě i na křížovém styku čtyř rohů desek – takové kotvení není dostatečné a rovněž přispívá k možnému postupnému uvolnění desek tepelné izolace. Samotná pokládka více vrstev desek tepelné izolace z polystyrenu a požadavek na absenci průběžných spár a kladení desek na vazbu kupodivu rovněž činí mnohým realizačním firmám potíže (obr. 14–18). Pokud je při pokládce postupováno správně, jsou vyloučeny nejen průběžné spáry mezi deskami tepelné izolace, ale i křížové styky spár u rohů čtyř sousedních desek (obr. 19, 20). Správná pokládka na vazbu tak přispívá k odolnosti celé vrstvy proti nežádoucím pohybům tepelněizolační vrstvy. Spárová netěsnost mezi deskami polystyrenu je způsobena nejenom chybnou instalací a nedostatečným ukotvením, ale také smrštěním polystyrenu. Na jedné posuzované hale byla pět let po zabudování změřena délka desky 199 cm oproti původním 200 cm, to znamená vznik spáry až 20 mm (!) a tvorbu významných tepelných mostů s následkem kondenzace.
Nesprávná volba materiálu
Na havarovaných střechách se lze setkat nejen s chybnou montáží tepelné izolace, ale i s nevhodnou volbou materiálu tepelné izolace. Jedná se zejména o použití polystyrenu o nízké objemové hmotnosti a o nedostatečnou tloušťku desek. Taková tepelná izolace je velmi náchylná k mechanickému poškození nejen vlivem působení větru na celou střešní skladbu, ale i k poškození již při vlastní montáži nebo při dalším pocházení po střeše. Poškození nevhodně dimenzovaných desek polystyrenu je časté zejména u lehkých střech na podkladu z trapézového plechu (obr. 4).
Vliv neupevněné tepelné izolace na střechy s asfaltovými pásy
Pokud desky nejsou řádně nebo dokonce vůbec upevněny k podkladu, dochází nejen k rozevírání spár mezi jednotlivými deskami a tepelným mostům, ale často dochází i k ovlivňování hydroizolační vrstvy, je-li tvořena asfaltovými pásy. V těchto případech, kdy mezi deskami tepelné izolace dochází k dilatačním pohybům a zároveň je na desky nalepen nebo nataven asfaltový pás, dojde časem vlivem mechanického namáhání k deformacím asfaltového pásu, tvorbě vln i prasklin, spoje asfaltového pásu v místech nad styky desek delaminují a do střechy zatéká (obr. 21, 22). Na tomto procesu tvorby defektů se podílí i další vlivy, zejména smršťování polystyrenu a dilatace podkladu, ovšem správné upevnění desek tepelné izolace může tyto vlivy na vodotěsnost hydroizolace významně eliminovat (viz body citované normy).
Poučení z praxe
Podívejme se pro příklad na dvě posuzované referenční střechy, jejichž havárie a defekty byly způsobeny chybným provedením a nerespektováním zásad pro kotvené střechy, určených nejen ustanoveními normy a prováděcích předpisů.
Referenční střecha I
Střecha má plochu 9700 m². Hala je z roku 2005, první havárie střechy v důsledku sání větru byla v roce 2008, druhá v létě 2010. Stávající hydroizolaci střechy tvoří povlaková izolace z fólie PVC-P. Dle informace investora střechou zatéká na více místech, zatékání do haly se vyskytuje po celou dobu 5 let od její výstavby, průsaky střechou zejména netěsnícími spoji byly často opravovány.
Složení vrstev:
– trapézový nosný plech 0,75 mm,
– parozábrana PE fólie 0,2 mm,
– polystyren EPS 70S (!), tloušťka 2x 40 mm (!),
– separační sklotextilie,
– povlaková hydroizolace PVC-P tl. 1,5 mm.
Stav jednotlivých střešních materiálů
Plochá střecha je vystavena stálému namáhání větrem. Při větrném sání vzniklé dynamické rázy a neustálý kmitavý pohyb a nadzvedávání neupevněných částí střešní skladby klade velké nároky na kvalitu materiálů a jejich zpracování, též na jejich stabilizaci proti větru. Tímto procesem řadu let procházely i materiály uvedené ploché střechy. Na základě provedených sond a měření lze popsat stav a provedení jednotlivých materiálů:
selhání stávajícího kotvení střechy
– nízký počet kotev, špatně určené větrem odlišně zatěžované části střechy, absence obvodového kotvení, chybná geometrie kotev v přesahu, povolené kotvy, prasklé teleskopy;
selhání kotvení detailu koutové lišty
– nekotveno v dostatečném počtu, použity nevhodné kotvy;
nedostatečně funkční parozábrana
– parozábrana potrhána a její spoje narušeny v důsledku cyklických dynamických rázů při zátěži střechy větrem;
defekty tepelné izolace
– zabudován polystyren o nedostatečné pevnosti, v důsledku jeho nekotvení a zátěží větrem i sněhem na mnoha místech porušen rozlámáním, spárová netěsnost;
povrchová degradace fólie, porušené svary
– hydroizolace je povrchově degradována, neumožňuje kvalitní navaření dodatečných záplat, řada svarů zejména u detailů a T spojů defektních;
porušená separační vrstva
– místa se shrnutou nebo chybějící separací jsou vážně ohrožena vzájemnou chemickou degradací fólie PVC-P a polystyrenu, týká se to i úlomků polystyrenu, které se pod fólii dostaly při nadzvedávání střešních vrstev sáním větru; v jednom místě dotyku fólie a polystyrenu byl po šesti letech od zabudování změřen úbytek tloušťky polystyrenu 10 mm.
Referenční střecha II
Střecha má plochu 10 000 m². Jedná se o plochou střechu lehkého typu, v podkladech udávaný spád střechy je 1 %, spádováno do dvou bezespádých úžlabí. Stávající hydroizolaci střechy tvoří kotvená povlaková izolace na bázi termoplastického polyolefínu. Hala je z roku 2007, -realizace střešního pláště proběhla dle dostupných informací na podzim stejného roku. V průběhu let docházelo k zatečením do interiéru, po průběžných opravách přistoupila realizační firma ke kontrole střešního pláště a následným opravám, jež byly ukončeny na jaře 2011. Přesto stále dochází k zatékání.
Skutečně zjištěné vrstvy střechy v sondě:
– trapézový nosný plech dle podkladů 0,75 mm,
– parozábrana PE fólie 0,2 mm,
– minerální vlna … 40 mm,
– polystyren EPS 70 S … 40 mm,
– polystyren EPS 70 S (!) … 40 mm (místy EPS 100 S),
– povlaková hydroizolace na bázi TPO … 1,2 mm.
V této sondě byla zjištěna vlhkost mezi hydroizolací a polystyrenem, dále spárová netěsnost – desky polystyrenu více než 10 mm od sebe, desky nejsou na vazbu, je zde průběžná spára v polystyrenu až k nosnému plechu.
Stav jednotlivých materiálů na posuzované střeše
Tepelná izolace
Zhotovitelem zabudovaná tepelná izolace z polystyrenu EPS 70 S a EPS 100 S v tloušťce 2x 40 mm leží na vrstvě minerální vlny o tloušťce 40 mm. Tato skladba se vyznačuje velmi malou tuhostí, desky polystyrenu pouze 40 mm tlusté jsou křehké a málo odolné proti zatížení. Na části plochy střechy jsou desky porušené prošlápnutím a zlomením. Na řadě míst tento stav tepelné izolace umožňuje zadržování vody v loužích. Situace je navíc zhoršena v místech, kde při montáži došlo k záměně a byly použity desky polystyrenu EPS 70 S i jako horní vrstva tepelněizolační skladby. Polystyren o této objemové hmotnosti se dle všech doporučení výrobců i montážních návodů pro zhotovování plochých střech dá na ploché střeše použít jen jako podkladní vrstva v kombinaci s polystyrenem o větší objemové hmotnosti. Tuhost desek je nedostatečná a dochází k deformaci tlakem, prošlápnutí při montáži a zlomení polystyrenu při dynamických rázech, vyvolaných sáním větru.
Rovněž takto měkký polystyren neskýtá dostatečnou oporu pro bezchybné provedení svarů střešní hydroizolace a správné dotažení kotev. Sondy prokázaly příliš velké mezery (nad normou tolerovaných 5 mm) mezi deskami polystyrenu, desky instalované s průběžnou spárou až k podkladu. Nezávislé kotvení desek tepelné izolace, které je zvlášť při použití hydroizolační fólie šířky 2 m nutností, je provedeno 1–2 kusy kotev na desku, místy však zcela chybí, respektive je kotva nefunkční, chybně umístěná ve styku dvou desek, talířek kotvy prolamuje polystyren.
Při vzdouvání fólie vlivem sání větru tak může dojít k pohybům nedostatečně kotvených desek polystyrenu, jejich posunu a destrukci. Popsané chyby v provedení tepelné izolace do značné míry ovlivňují poruchovost ploché střechy, zejména ve vztahu ke správnému provedení spojů na nedostatečně tuhém podkladu. Spárová netěsnost a deformace – zlomení desek polystyrenu zapříčiňuje tepelné mosty a s tím spojenou kondenzaci. Propadliny a nerovnosti tepelné izolace umožňují i tvorbu louží v ploše střechy.
Kotvení hydroizolace
Ke kotvení střešních vrstev byly použity teleskopické kotvy. Některé kotvy na střeše byly při montáži příliš dotaženy, a způsobují proto deformaci upevněné hydroizolace, která je pak v těchto místech obtížněji svařitelná. Ve všech sondách byly nalezené kotvy příliš u okraje upevňované hydroizolace oproti předpisům, které hovoří o vzdálenosti okraje přítlačného talířku kotvy alespoň 10 mm od okraje upevňované hydroizolace, hrozí tak vytržení hydroizolace.
Spoje hydroizolace
Dokonalé provedení spojů hydroizolace je předpokladem bezchybné funkce střechy. Kontrolou byl zjištěn celkový počet více než 2500 defektů spojů. Velké množství defektních spojů se nachází přímo v bezespádých úžlabích, kdy jsou dlouhý čas v místě stojících kaluží vody.
Louže na střeše
Vlivem nerovností a dotvarování konstrukcí dochází k nedokonalému odtoku vody z oblasti bezespádých úžlabí. V ploše střechy a v místech kolem světlíků se louže tvoří zejména vlivem malého spádu střechy a v místech s deformacemi podkladu – tepelné izolace. Po dvoudenních dešťových srážkách došlo k proměření louží, při němž bylo zjištěno celkem 55 oblastí s loužemi hlubšími než 10 mm. Louže v úžlabích zaujímají cca 40 % z celkové plochy úžlabí.
Ukázky dvou konkrétních problémových střech spojuje řada pochybení v jejich provedení:
– nedostatečně pevný podklad z tepelné izolace,
– absence nebo nedostatečné provedení nezávislého kotvení tepelné izolace,
– nedostatečné nebo nesprávně provedené kotvení hydroizolace,
– defekty spojů hydroizolace,
– stojící voda v bezespádých úžlabích (zde se jedná o univerzální problém střech halových staveb, jejichž nedostatečné spádování a dotvarování konstrukcí vede k tvorbě kaluží).
Závěr
Tři části seriálu o kotvených plochých střechách střech ukázaly na některé zásadní příčiny defektů a havárií těchto střešních konstrukcí z pohledu rozporu mezi ustanoveními norem a předpisů a praxí na našich plochých střechách. Vedle popsaných důvodů poruch střech je zde i významný faktor nekvalitních a příliš levných materiálů a snaha ušetřit, kde se dá. Tento přístup řady firem, ale i legislativní rámec u státních zakázek vedoucí k provádění co nejlevnějších nekvalitních střech s nevelkou životností je již námětem pro jiný článek.
JOSEF KRUPKA
foto archiv autora
Literatura:
1) ČSN 731901 Navrhování střech – Základní ustanovení, 2011.
2) Odborné posudky o stavu plochých střech, autor Josef Krupka, 1999–2017.
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 (od r. 2012).
