Obr. 1 Půdorys a foto obvodového zdiva
Již v minulém čísle časopisu Materiály pro stavbu1 jsem popsal z hlediska statiky nepříliš výhodné odlehčování střešních plášťů pro stabilitu střech od zatížení větrem. V dnešním článku se pokusím ukázat další možná nebezpečí vznikající v honbě za „optimalizací“ energetické náročnosti budov neustálým zateplováním (rozuměj – ideálně netopit v zimě, a co se děje v létě, nás nezajímá, bez ohledu na spotřebu od naplno nonstop běžících klimatizací).
Přitom je zcela jednoznačné, že zimy budou stále teplejší a tím i z hlediska topení méně energeticky náročné. Zato v létě to bude stát za to. Kromě veder nás čekají i pravděpodobně stále častější tornáda a jiná nečekaná a nepříjemná překvapení. A protože v současnosti nikdo nehledá kompromisy, ale pouze trvá na své pravdě, dostává statika budov dost často tzv. „na frak“. Asi to bude také tím, že prostě statika není tak novinářsky atraktivní jako extrémní zateplení (obvykle se nikdo nezmíní, kolik stálo to, abyste neplatili za topení, a kolik vás bude stát v budoucnu údržba či výměna). A když už projde tornádo obydlenou oblastí a většina lehkých energeticky úsporných domů částečně či zcela odletí, světe div se, nikdo se neptá, proč tyhle odlétly, a tyhle ne. Asi to prostě nikoho nezajímá. A zde ještě moje malá soukromá poznámka – největší snížení spotřeby elektřiny či plynu nepřineslo extrémní zateplování, ale pouhá energetická krize doprovázená nárůstem cen.
Podkladem pro napsání tohoto článku byla jedna „rychlovka“ – investor postavil převážně svépomocí celý domek (bungalov) z úsporných důvodů ze zdiva Porotherm 17,5 Profi Dryfix (schematický půdorys a foto domku na obr. 1). Investor se na nás po vyzdění obrátil s dotazem, zda je konstrukce dostatečně tuhá pro bezproblémové uchycení oken. Nutno ještě dodat, že podél stěny dlouhé 13 m nebyla jediná příčka kolmá na tuto stěnu.
Stabilitu měl totiž zajistit věnec, na který byl uložen sbíjený vazníkový krov. Okamžitě po zhlédnutí na místě stavby jsem s inženýrem Martinem Fiurym provedl statické posouzení na stabilitu při zatížení větrem. Statické schéma bylo zvoleno spíš optimistické než opatrné. Především byl zanedbán vliv oken. Dále jsme předpokládali opření stěny nahoře o krov přes věnec. Proč přes věnec – na 13 m dlouhé stěně o tloušťce zdiva 175 mm má věnec přes maximální možné vyztužení uprostřed prakticky nulovou tuhost, a je nutné ho proto o něco opřít (krov).
Zatěžovací schéma bylo zvoleno jako osové svislé zatížení od krovu (F), reakce od krovu (W) na zatížení větrem (w – zde II. větrná oblast) v místě uložení pozednice. Podepření v hlavě stěny kloubové, v patě jsme zvolili vetknuté (obr. 2). Pokud by nám posouzení vyšlo, znamenalo by to tedy ještě nutnost doplnit krov o příčné i podélné ztužení pro přenesení zatížení do štítových stěn a prověřit vliv oken. Ale „překvapivě“ to nebylo třeba dělat – ani s těmito berličkami totiž stěna nevyhověla. Byla proto navržena dvě řešení.
První bylo rozepřít a stabilizovat obvodové stěny přes střední zeď pomocí ocelových profilů ukotvených do obvodového věnce (alespoň částečně nahradit kolmé příčky). Nešlo o nějaké „klacíky“ – jednak síla od větru nebyla zanedbatelná, a navíc bylo nutné zohlednit vzpěrný tlak – tj. řešení finančně náročné bez jiného využitelného zhodnocení. A ani po podepření věnce nebyla při jeho tl. 175 mm jistá jeho stabilita.
Druhé řešení spočívalo v dostatečném svislém přitížení a tím i stabilizaci stěn. Jako nejjednodušší a nejrychlejší byla navržena varianta keramobetonového stropu Porotherm MIAKO BN. Investor zvolil tuto variantu – vedle podstatně vyšší tuhosti než jen od ocelových nosníků to znamenalo i zlepšení vnitřního mikroklimatu (tepelná setrvačnost, akustika), o možnosti úložných prostorů ani nemluvě. Statické schéma se tím změnilo – viz obr. 3 (průběh ohybového momentu a normálové síly je vyznačen schematicky bez měřítka). Předpokládali jsme plné zapojení průřezu na přenesení zatížení od stropní desky s tím, že natočení desky odpovídá trojúhelníkové napětí. Excentricita je potom dána přenesením součtu zatížení od střechy a stropu do těžiště obrazce napětí. Je to řešení ne zcela odpovídající EC6, ale u tohoto případu, kdy stropní deska pouze leží na zdivu a dle volby investora je realizované zdivo malé pevnosti a rozpětí je více jak 6 m, nešlo použít ani jednu zjednodušenou metodu. Pro posouzení stability zdiva od zatížení větrem je toto schéma podle mě dostatečně hodnověrné.
Ještě než opustíme tuto příhodu ze života, o jaký „fofr“ se jednalo, je zřejmé z kvality podkladů pro vypracování kladecích plánů na obr. 4. A podle nich se to také expres nakreslilo, dovezlo, položilo a vybetonovalo. Muselo se to totiž stihnout ještě před realizací krovu, který již „byl na cestě“.
A znovu si neodpustím ještě jednu poznámku. Málokdo si uvědomí, že na zdivo tl. 175 mm se dají uložit maximálně dva překlady Porotherm KP7. Sám jsem několikrát zažil rychlou předělávku na větší tloušťku zdiva, protože na velká okna pak již musíte použít ocelové překlady. A protože, kromě jiného, se na ně například ne zrovna lehce přidělávají držáky na záclony, investor dá někdy přednost změně tloušťky stěn pro možnost vyskládat překlad z běžných výrobků. Prostě fyzikální zákony mají obecnou platnost a na tepelnou izolaci záclony ani obraz nepověsíte. Na řešeném domku jsme proto museli reagovat zesílením věnce ve stropě nad otvory.
Obr. 4 Podklady pro vypracování kladecích plánů a fotografie z realizace
Na základě těchto zkušeností provedl kolega inženýr František Schoval přepočet tohoto případu na rozdílné tloušťky zdiva pro všechny větrné oblasti (tab. 1). Hodnoty zatížení od krovu převzal z výpočtů pro článek v Materiálech pro stavbu č. 6/2023 „Statika střech – lehká, či těžká krytina?“. Byla zvolena varianta „těžké střechy“ (střechy s lehkou krytinou by vyšly ještě hůř a já zde nechci vyvolávat paniku). Výsledky jsou v tabulkách. Nejsou zde uváděny přesné číselné hodnoty, ale pouze barevně vyznačeno vyhoví/nevyhoví. Pro každý druh zdiva je posouzena vždy varianta s těžkým stropem a bez něj. Rozhodující pro posouzení je vedle zatížení především tl. zdiva, a dá se proto říci, že obdobné výsledky platí pro výrobky stejných tlouštěk i od jiných výrobců. Co se týče hmotnosti zdiva, samozřejmě těžší je výhodnější (stabilnější) a obráceně. Podstatný vliv to však nemá, pouze v mezních hodnotách to může pomoci či naopak.
Z tabulek je zřejmé, že při použití tenkého zdiva a nevyztužení kolmými příčkami v přiměřených vzdálenostech nelze bez těžkého stropu do tl. zdiva 380 prakticky realizovat bezpečný dům. Zde si dovolím ještě malé upozornění – dle národní přílohy EC 6 lze u nás na zavětrování uvažovat pouze zdivo s min. tloušťkou bez omítky 120 mm (v Německu či na Slovensku a i jinde lze použít zdivo tl. 115 mm dokonce již jako nosné). Zdivo na pěnu Dryfix má sice papírově horší pevnost, a v tabulkách se to proto i projeví. Osobně si však nejsem jistý, zda u extrémně odlehčeného zdiva u varianty bez těžkého stropu by se nemohl projevit efekt „lepivosti“. Jde ale pouze o můj názor daný zkušeností z rozebírání ukázkových stěn vyzděných na veletrzích, používání věncovek DF na bednění stropů a z konzultací se stavbami. Z hlediska oficiální praxe jde však spíše o mou úvahu – číselné hodnoty nejsou k dispozici.
Upozorňuji, že tyto tabulky nelze brát zcela jako bernou minci pro každý rodinný domek či jinou stavbu. Jednak z toho důvodu, že zatížení od stropní desky či střechy se může výrazně lišit, a to jak nahoru, tak i dolů. Je třeba je vnímat pouze jako upozornění, že tady „číhá“ něco, co si často ani neuvědomujeme. A na víc pozor – ani větrná oblast V nezohledňuje tornádo!
Někteří z čtenářů, kteří viděli mé přednášky na toto téma, si jistě pamatují na řadu fotografií zachycujících havárie následkem větru. Bohužel nemám k fotografiím autorská práva, a tedy ani oprávnění je použít při publikování tohoto textu. Koneckonců, kdo si vzpomene na výsledky tornáda na Břeclavsku, jistě nepochybuje o opodstatněnosti tohoto článku.
A to jsme ještě nehovořili o faktu, že se nahoře musíme o „něco“ opřít. To znamená obvykle o krov. A bohužel, sice se nikde nešetří na zateplení a na to navazujících ne zrovna levných technologiích, ale na konstrukcích ano. A to včetně střech. Naprostá většina střech nemá solidní podélné a příčné zavětrování, aby byla schopná přenést zatížení zdiva větrem do příčných stěn. Bohužel sám jsem musel řešit případ tělocvičny cca 8 m vysoké a 20 m dlouhé, kdy statik posuzující zdivo předpokládal, že se nahoře opře o krov (podle mě správně), dodavatel střechy zase spoléhal na zdivo a neprovedl jakékoliv zavětrování. Proto se muselo urychleně doplnit zavětrování střechy u objektu prakticky těsně před kolaudací. Samozřejmě to bylo technicky a i finančně mnohem náročnější, než kdyby se to udělalo rovnou. Ale to je i důsledek vět projektantů „konstrukci navrhne dodavatel“. A při soutěži cena otevírá dveře k zakázce…
Dříve se střechy často celoplošně pobíjely (u obytných podkroví vždy) a tím byly i dostatečně vyztuženy, zavětrovány. A že to bylo příjemné i pro navazující vrstvy včetně folií a tepelné izolace mohu sám potvrdit. Po cca 30 letech užívání jsem při výměně střešních oken odkryl podél nich střechu s obavou, zda ještě uvidím paropropustnou a vodonepropustnou fólii (značku prozradím jen z očí do očí). A zažil jsem příjemné překvapení – fólie je stále jako nová (teda je zaprášená, ale nepoškozená).
A jen tak mimochodem – všechno souvisí se vším. Jak jsem psal již v minulém článku – nejen pro střechu, ale i pro stabilitu zdiva je výhodná co nejtěžší střecha, tj. např. střecha s pálenou krytinou.
A zde bych ještě upozornil na jeden nešvar – volně stojící nezajištěná stěna. Bohužel spad nutí takových stěn nekončí vždy jen materiální a finanční škodou. Překvapení se můžeme dočkat i tehdy, kdy stavba připevní na stěnu bednění. Při hutnění betonu pak může dojít k „odstrčení“ stěny. Všichni jsou překvapeni – neuvědomují si, že zeď je při betonáži minimálně zatížena svislým zatížením (beton leží na bednění). Vodorovnému tlaku do bednění při hutnění doplněné ještě chvěním od vibrátorů nemusí nezatížená stěna odolat. A pak přijde odborník s tím, že zdivo nemá dostatečnou únosnost a je nutné ho zesílit/přezdít. Pro takovéto zatěžovací stavy doporučuji přečíst kapitolu 9 Provádění v ČSN EN 199611+A1.
Podle mě je chybou projektanta, že si často neuvědomuje skutečnou celkovou cenu domu na klíč, tj. včetně pozemku, vybavení (nábytek, elektropříslušenství apod.). Pak by musel investora upozornit, že podíl ceny hrubé stavby činí obvykle zlomek výsledné a že hledat co nejlevnější konstrukci je zcela zcestné. Zatímco podlahu či kuchyňskou linku s většími či menšími problémy relativně bezproblémově vymění, materiálově odbytou konstrukci domu již nevymění. A pokud zjistí, že když fouká vítr, že se nějak podivně třesou (drnčí) okna a ze střechy jdou nějaké divné zvuky, tak již bude pravděpodobně pozdě na nějaké jednoduché a levné zesílení. Já osobně označuji bungalovy bez těžkého stropu jako obezděné chaty.
A co říci na závěr? I když někteří „experti“ bijí v článcích na poplach, že statici nevěří modernímu zdivu (kromě autorů těchto článků jiné statiky s tímto názorem osobně neznám), nebezpečí od takto úsporně realizovaných konstrukcí je pravděpodobně nechávají zcela chladnými a na poplach nebijí. Osobně nemám takový strach ze zatíženého, ale z dostatečně nezatíženého zdiva.
Stejně tak bych očekával obavy z nadměrných průhybů – a tím nemyslím pouhé dodržení předepsaných hodnot (a i za to bychom často byli vděčni). V některém z dalších čísel se k této problematice ještě vrátím a pokusím se vysvětlit, proč někdy nestačí pouze dodržet předepsané limitní průhyby dle platných příslušných eurokódů. A že při některých způsobech zdění je ani nelze reálně splnit, a proto je někdy třeba změnit koncepci postupu prací během výstavby.
Jak říká kolega z Rakouska, dobrého statika nedělají tituly, normy, vzorečky či počítač, ale schopnost vnímat konstrukci komplexně se všemi souvislostmi. Já sice tuto definici určitě zcela nesplňuji, ale pokusil jsem se vám v tomto článku předat – snad srozumitelně – některé své zkušenosti.
IVO PETRÁŠEK
FRANTIŠEK SCHOVAL
Statici společnosti Wienerberger
Publikováno v časopise Materiály pro stavbu 1/2024
