Dilatace, neboli dilatační spára, představuje klíčovou konstrukční úpravu staveb, která je navržena tak, aby předcházela poruchám způsobeným rozmanitými vlivy. Mezi tyto vlivy patří teplotní a chemické změny materiálů, sedání budov na terén a přenášení účinků na jiné části budovy. Primárním účelem dilatačních spár je vyrovnávat objemové změny konstrukce, ať už se jedná o smršťování či roztahování. Tímto způsobem se předchází nežádoucímu vzniku prasklin a jiných vad na stavbě, které by mohly ohrozit její integritu a bezpečnost.
Problémy s havarijním stavem střech hal
V posledních letech je bohužel zaznamenáván nárůst neočekávaných pádů střech na několika objektech, které byly postaveny převážně v 60. a 70. letech minulého století. Ať už se jednalo o halu ve Šluknově, nebo v Šaľe, bylo vždy velkým štěstím, že se v halách právě nevyskytovali lidé. Na území Česka a Slovenska je známo více než dva miliony metrů čtverečních ploch s tímto typem střechy, a je otázkou času, kdy začnou padat. Je proto nezbytné přijmout taková opatření, aby se zabránilo škodám na lidských životech a majetku.
Ve všech případech havárií, které byly spolehlivě zdokumentovány (Tachov 2010 a 2018, Šluknov 12/2023, Šaľa 09/2024), byl kolaps vazníku iniciován přerušením předpjaté výztuže krajní tažené diagonály v blízkosti (zhruba 200 až 500 mm) od kotevní desky výztuže u krajního horního úložného styčníku vazníku. Všechny zřícené vazníky měly modulové rozpětí 18 m. V některých případech se oslabení předpínací výztuže korozí blížilo 100 %. To odpovídá skutečnosti, že v místě uložení vazníku na sloup - typicky ve žlabu mezi loděmi vícelodní haly, ale i v místě okapu haly jednolodní, bývají místa nejvíce náchylná na zatékání do střechy i místa, kde nejčastěji dochází ke kondenzaci vlhkosti na konstrukci. Ve všech případech došlo k havárii střechy v době, kdy střecha nebyla zatížená sněhem, a k havárii došlo víceméně náhle.
Řešení a prevence havárií
Specialisté prezentují novinky a data, která vycházejí z dalších zatěžovacích zkoušek na reálných vaznících. Velký posun za rok, a to díky prohlídkám a diagnostice desítek a desítek dalších vazníků v Česku a na Slovensku, nastal v oblasti metodiky hodnocení vazníků, diagnostiky, hodnocení rizik a orientačního zatřídění stavebního stavu spínaného vazníku haly, což je podklad pro návrh konkrétních opatření k zajištění spolehlivosti vazníku, který provádí statik na základě statického posouzení.
„Do sledované záležitosti vstupuje jako rozhodující faktor čas. Na základě diagnostiky zjišťujeme vazníky v různých stavech. Každé zjištění vede ke konkrétním navrhovaným opatřením. Upozornění vlastníka haly na zvýšené riziko, zahájení organizační a finanční přípravy. Zavedení monitoringu konstrukce, provozování haly po omezenou dobu (do nejbližší zimy) v režimu řízení rizik. Okamžité přijetí možných opatření k omezení rizik, zvážení možnosti uzavření haly pro běžný pohyb osob. Zesílení vazníků co nejdříve.“
Čtěte také: Důležitost dilatace betonu
Účastníci konference uvidí další konkrétní realizaci zesílení haly pomocí externí ocelové konstrukce a mohou se zamyslet nad klíčovou otázkou, zda je z hlediska finančního a ekologického lepší střechy haly s rizikovou konstrukcí kompletně vyměnit nebo zesílit. „Když pomineme ekologický pohled, kdy není potřeba stavět novou halu na zelené louce, stále ekonomicky vychází lépe správná péče, případně zesílení stávající konstrukce, nicméně vlastník musí mít 100% jistotu,“ říká Jaroslav Cejnar. Tuto jistotu dává koncepční statický výpočet, jehož úkolem je obecné ověření statické způsobilosti vazníků SPP 6-19-248/6 a SPP 14-24/6, zesílených metodou firmy Rada Building ocelovými táhly ∅ 52 mm z oceli S355. Statický výpočet byl vypracován Ing. Vladislavem Burešem, Ph.D.
Dilatace v kovových střechách
Tepelná roztažnost je vlastní téměř všem látkám. V mnoha případech je využívána - například při měření teploty nebo při některých montážních metodách. Ve většině případů jde však o vlastnost nežádoucí. Použití speciálních materiálů s nulovou tepelnou roztažností je ekonomicky zdůvodnitelné pouze ve velmi omezeném rozsahu speciálních technických aplikací. Ve většině případů je nezbytné použít materiály s teplotní roztažností a při jejich použití s tímto fenoménem počítat. Prostředky použité ve stavebním klempířství jsou mnohem jednodušší, nesmí však být opominuty.
Určité rozptyly hodnot v tabulce se snaží zachytit fakt, že klempířské materiály jsou zpravidla zušlechťovány legováním a jde tedy o různé slitiny. Požadavek, aby vlivem tepelné roztažnosti nevznikalo v materiálu pnutí, které by ho poškozovalo, se zdá být samozřejmý, přesto se stále v praxi setkáváme s opomenutím v tomto směru. Z tabulky roztažnosti je jasné, že pozinkovaný plech, se kterým mají čeští řemeslníci největší zkušenosti, se roztahuje relativně málo. Navíc není tento materiál křehký, jako například zinek respektive legovaný titanzinek za nízkých teplot.
Principy dilatace v kovových střechách
Aby v kovových střešních materiálech nevznikalo pnutí, musí být větší prvky přímo upevněny pouze v tzv. pevné zóně - ostatní plocha musí být připevněna pomocí příponek, které umožňují kluzný pohyb. Jednotlivé prvky potom musí být spojeny tak, aby byl umožněn volný vzájemný pohyb prvků. To, že jeden prvek může mít pouze jednu pevnou zónu, vypadá samozřejmě, přesto je tato zásada často porušována. U maloformátových kovových krytin, které jsou nyní jako úplné stavební systémy nabízeny, nejsou s dilatací problémy - relativně malé prvky mohou být upevněny i přímo - tedy šroubem nebo hřebíkem ve skryté části prvku.
Pro velkoformátová kovová střešní krytí, pro která tato omezení neplatí, jsou zpravidla tvořena pásy plechu, které jsou pokládány tak, aby umožnily tepelnou dilataci materiálu. Jednotlivé druhy spojů i příponek potom umožňují pouze určité omezené dilatační pohyby, které naopak omezují maximální velikosti prvku. Nejenom lištový spoj, ale i správně provedená stojatá dvojitá drážka (falc) umožňuje dilatační pohyb ve směru kolmém k drážce cca 5 -8 mm. Položením drážky se tato možnost zruší. V podélném směru jsou jednotlivé prvky - šáry spojeny pevně a musí dilatovat shodně - dilatační pohyb musí být umožněn posuvnými příponkami. Rozsah těchto pohybů je tedy omezen a délka šáru z titanzinku může být běžně cca 10 m. Za určitých podmínek (spád střechy, delší příponky atd.) je možné prodloužit šár (dnes běžně zhotovovaný strojním profilováním ze svitku) o cca 50 %.
Čtěte také: Jak správně dilatovat betonovou mazaninu
Existují však jiné systémy (nejde o dvojitou drážku), které umožňují realizovat šáry o délce až 40 m, a to i z materiálů s velkou roztažností, jako je hliník, nebo titanzinek. Určitým mezistupeň tvoří zaklapávací systémy MELO, které je při vhodných podmínkách možné realizovat do délky šáru 20 m. Technicky je použití dlouhých šárů velice elegantním řešením, je třeba však počítat, že z důvodů manipulace dojde v takovém případě k prodražení střechy. Je třeba zde připomenout, že tato omezení jsou omezení systémová a na skutečné střeše nemusí být takto dlouhé šáry realizovatelné. Překážkou může být třeba i větrná expozice stavby.
V mnohých případech se používají k titanzinkovým i hliníkovým falcovaným krytinám posuvné příponky ze stejných materiálů. Tyto materiály však nejsou trvale kluzné, a tím může dojít k zadření příponek a následně znehodnocení střechy. Pro podélné spojení dlouhých šárů je velmi dokonalým řešením použití dilatačního stupně o výšce cca 6-8 cm. Zajímavým dilatačním řešením pro menší prvky - typicky pro oplechování parapetů a atik je použití speciálního klempířského tmelu, který zůstává trvale plastický, a tím umožňuje tepelně dilatační pohyby. Problémy s praskáním spojů odstraní někdy i jednoduchá vyrovnávací drážka. Pro umožnění dilatačních pohybů v odvodňovacích systémech a oplechováních jsou vyráběny pryžové dilatační pásy, jejichž životnost však nedosahuje životnosti plechového materiálu. Velice častou chybou z hlediska dilatace jsou úžlabí, kdy rozměrově poddimenzované úžlabí je pro zvýšení těsnosti přiletováno k ploše střechy, a to i při délce 30m. Chyba není vždy u prováděcí klempířské firmy - úžlabí o malém spádu by mělo být již navrženo jako zapuštěné - připojení je potom obdobné jako u dilatačního stupně.
Tabulka koeficientů tepelné roztažnosti vybraných materiálů
Pro lepší představu o rozdílech v tepelné roztažnosti uvádíme orientační tabulku:
| Materiál | Koeficient tepelné roztažnosti (10-6 K-1) |
|---|---|
| Pozinkovaný plech | 11-13 |
| Titanzinek | 22 |
| Hliník | 23-24 |
| Měď | 16-17 |
| Ocel | 11-13 |
Poznámka: Hodnoty jsou orientační a mohou se lišit v závislosti na konkrétní slitině a výrobci.
Dilatace u výškových budov a vnitřního zateplení
U výškových budov a mrakodrapů dochází k pohybu jejich konstrukcí, který je způsobený jejich odporem ve větru. Vlivem teplotní roztažnosti materiálů dochází při změnách teplot rovněž k roztahování a smršťování samotné konstrukce - vznikají tzv. teplotní dilatační pohyby. U vnitřního zateplení je riziko teplotních změn v nosné konstrukci ještě mnohem větší. Konstrukce se zde více rozpíná a smršťuje, což zároveň namáhá i další napojené konstrukce, spojovací materiály a sváry. U současně používaných nátěrových systémů poskytujících ochranu na bázi přilnavosti jednotlivých vrstev dochází při ohybu, roztahování a smršťování k tomu, že tyto vrstvy barvy popraskají, a jejich ochrana se tak stává neúčinnou. Pohyby konstrukcí, ke kterým dochází vlivem větrů, se v moderních výškových budovách řeší zabudováním tlumičů těchto pohybů umístěných v různých podlažích budov.
Čtěte také: Standardy pro dilataci betonových konstrukcí
tags: #dilatace #halovych #staveb