Poruchy stavebních konstrukcí, zejména střech, vzniklé sáním nebo všeobecně silovými účinky větru
V současné době se velmi rychle mění klimatické podmínky a zvětšují se rozdíly mezi teplotami, srážkami a také rychlostí větru. Vichřice nebo až uragány začínají být obvyklou součástí našich klimatických podmínek. Když se pak udělá kombinace mezi nepříznivými klimatickými podmínkami a otevřenou krajinou, kde se vítr může patřičným způsobem projevit, je namáhání střešních plášťů extrémní. Je to stejné jako se záplavami, které jsou a budou velmi častým doplňkem naší měnící se klimatické situace.
Střechy, ale vlastně všechny obalové stavební konstrukce, jsou namáhány silou větru, která samozřejmě vzrůstá s rychlostí větru. Podle platné normy se stavební konstrukce, včetně střešních, dimenzují na střední rychlost větru (nikoliv maximální), kde v největrnější V. oblasti je to 36m/s (tj. 129,6 km/hod). To odpovídá max. nárazu větru >162 km/hod. Podotýkám, že při Kyrillovi v roce 2007 bylo na Ruzyni změřena maximální střední rychlost 23,3 m/s (83,9 km/hod) a maximální náraz 34,5 m/s (124,2 km/hod). To odpovídá něčemu mezi I. a II. oblastí působení větru – to přesně odpovídá větrové mapě. A většina střech to vydržela. Ty, které uletěly, pokud vím neprošly důkladným rozborem, jak byly kotveny.
Vítr působí na střešní pláště, ale vlastně na všechny obalové konstrukce:
• tlakovými silami;
• silami sání;
• silami smykovými;
• jejich kombinací, výslednicí sil.
Ze všeho nejhorší je kombinace sání větru s podfouknutím hydroizolačního povlaku, tedy se vznikem sání větru v kombinaci s plachtovým efektem.
Výpočtové metody namáhání staveb od zatížení větrem musí v současné době odpovídat evropským a samozřejmě i lokálním normám
Samozřejmě, že mohu citovat, přebírat oficiální vzorce na výpočty silových účinků větru na střešní pláště, ale považuji za užitečnější se pokusit jednoduše objasnit základní principy a varovat před zjednodušováním problematiky jen na sání větru.
U střešních plášťů je připraveno k ulétnutí:
• vše (včetně nosných konstrukcí);
• izolační systém (hydroizolace, tepelná izolace, klempířské prvky a ostatní vybavení plochého střešního pláště);
• hydroizolace a klempířské lemovací prvky;
• pouze klempířské lemovací prvky nebo střešní nástavby;
• neuletí nic, ale mechanické kotvení, resp. spojení se cyklickým silovým namáháním uvolní a uletí to při příští příležitosti.
Chtěl bych poukázat na některé skutečnosti, které k tomuto namáhání jsou velmi podstatné a je nutné je pečlivě evidovat tak, aby létacích střech nebo všeobecně létacích částí stavebních konstrukcí bylo co nejméně.
obr. č. 1 – Základní schéma, namáhání větrem objektu, kde je patrné rozložení sání větru, tedy ukončení atik, plocha střešního pláště a také podhledy, když jsou vystaveny namáhání větrem.
Samozřejmě není možno zapomenout ani na fasády, které jsou též namáhány sáním a tlakem větru.
Sání větru působí nejen na střešní plášť, ale samozřejmě i na podhledy a fasády. Sání větru je však v mnohých případech kombinováno s tlakovými účinky proudícího větru a tyto tlakové účinky jsou mnohdy daleko významnější než sání větru.
Což je zapříčiněno špatným provedením detailů, kdy to např. „podfoukne“. “ Při dodržování norem a profesionálního přístupu ke kvalitě prováděných prací by k tomu ale nemělo dojít.
Veškeré létací střechy a konstrukce, které mi za poslední léta prošly pod mýma znaleckýma rukama, měly inicializační centrum úletu v konstrukčním detailu. Ve většině případů se jednalo o klempířský prvek, který byl nedostatečně přikotven, nebo jeho kotvení bylo porušeno, případně sám byl zkorodován.
obr. č. 2a, b – Dvě schémata působení větru na atiku – vlevo nespojenou s hydroizolací, vpravo spojenou s hydroizolací klempířským prvkem
Na předcházejícím schématu jsou ukázány dva rozdílné systémy řešení hydroizolačního povlaku. V případě, že oplechování atiky je samostatné a hydroizolace je též samostatná, nejsou mezi sebou nějak spojeny (klempířské prvky, hydroizolace) při destrukci atiky nedojde k destrukci hydroizolačního povlaku. V případě, že to je propojená destrukce atiky nebo klempířského opracování atiky, znamená to, že dojde k poškození také hydroizolačního povlaku.
obr. č. 3 – Poničená konstrukce atiky v důsledku kombinace sání a tlaku větru.
obr. č. 4 – Hydroizolace utržená v ploše střešního pláště s tím, že je též poničeno oplechování atiky, které inicializovalo utržení hydroizolace
obr. č. 5 – Utržená hydroizolace, kdy opět tento proces byl inicializován u klempířského ukončení hydroizolačního povlaku
obr. č. 6 – Schéma odtržení klempířského ukončení hydroizolačního povlaku a následně utržení vlastní hydroizolace
obr. č. 7 – Detail předcházejícího
Výrazně nebezpečným fenoménem je následující příklad, kdy otevřený objekt je kryt střešním pláštěm, který je proveden na nosné konstrukci, která má mezery. Zde se opět může sčítat síla v sání větru s tlakovou sílou, kterou působí vítr, když podfukuje hydroizolační povlak. U takovýchto střešních plášťů není možné vystačit pouze s výpočty na sání větru – i na toto norma pamatuje (lze velmi dobře vystačit „pouze“ s výpočtem) a je jenom otázkou SPRÁVNÉHO výpočtu působení větru a to kotvení podle toho správně nadimenzovat.
obr. č. 8 – Schéma silového působení větru na hydroizolační povlak v případě, že není zajištěn neprůvzdušnost podkladní konstrukce hydroizolačního povlaku
obr. č. 9a, b – Částečně utržená syntetická fólie, která byla vytržena z bednění atiky, včetně bednících prvků – příklad nedostatečně kotveného prvku atiky
obr. č. 10 – Nafouknutá hydroizolace
Na výše uvedeném obrázku je velmi nebezpečný stav, kdy je hydroizolační povlak vystaven nejen sání větru, ale v případě podfouknutí větru je i zatížené „plachtovým efektem.
obr. č. 11 – Vlnky na fólii vzniklé v důsledku větru a střecha je připravena uletět
K výše uvedenému fenoménu dojde, když se dostane vítr pod hydroizolaci, a to ať už porušenou hydroizolací nebo průvzdušnou nosnou konstrukcí, která umožní pronikání větru do vrstvy mezi hydroizolací a podkladní konstrukcí.
Nezapomeňme, že na prvním schématu je konstatováno, že sáním větru jsou namáhány také podhledy v místech, která je napojena na exteriér. Následující fotografie dokumentují poškození podhledů, kde jsou poničené nosné prvky, protože podhledy obvykle nedimenzujeme na tlakové nebo sací účinky větru. Domnívám se, že v krátké budoucnosti bude nutno i tyto konstrukce dimenzovat na namáhání, kterému mohou být vystaveny při silovém působení větru, a to ať už tlaku nebo sání.
obr. č. 12a, b – Poničený podhled tlakovým působením větru
Při likvidaci následků je nutné opravit nejen poškozené a zničené části stavební konstrukce. Vždy je však nutné se přesvědčit, zda některé další části střešního pláště, nebo obecně stavební konstrukce, nejsou „načnuty“, tj. jejich mechanické kotvení není uvolněno nebo jinak poškozeno. Vždy je výhodné opravit nebo dokotvit i ty části stavebních konstrukcí, které nejsou zcela jasně poškozeny, ale jsou jen v bezprostřední blízkosti poničených konstrukcí.
Všechny střešní pláště, které jsou zde uvedeny, byly poškozeny vichřicemi nebo uragány, kde byla dosažena rychlost v nárazech vyšší jak 120 km/hod.
V současnosti se celá problematika výrazně komplikuje. V připomínkovém řízení je návrh nové EN 16002, podle které se mají dělat zkoušky kotvení na střechách. Lobbystickým tlakem autorů návrhu se upravují podmínky tak, že pro možnost získání hodnoty dovoleného namáhání s konkrétní hydroizolací (a tím faktické možnosti provést výpočet) bude nutno provádět mnoho nových zkoušek Wind Uplift Test. Mnozí výrobci kotev také budou po určitou dobu zřejmě bez možnosti konkurence.
V tomto článku byly použity podklady firmy A.W.A.L. s.r.o., fotografie od ing. L. Nováka, p. J. Linharta, spolupráce s ing. Karolínou Houdovou a Ing. Alešem Oškerou. Další informace získáte také www.izolace.cz nebo dotazem na info@awal.cz.
Beaufortova stupnice síly větru
