Plochá střecha je speciální typ střešní konstrukce se sklonem do 5º. Přestože byla v minulosti často označována jako nespolehlivá, v dnešní době opět získává na popularitě a obzvláště ve městech nachází mnoho dalšího využití. Díky současným "dokonalým hydroizolačním materiálům" lze totiž provádět na střeše nejrůznější kreace, jako jsou terasy, zelené zahrady i parkovací stání. Ploché střechy jsou ovšem velice náročné na celkovou kvalitu provedení, od které se potom odvíjí i jejich životnost. Čím kvalitněji jsou realizovány, tím lépe vám budou sloužit.
Mechanické kotvení jako nejrozšířenější metoda
Při realizaci plochých střech je v současnosti nejrozšířenějším způsobem stabilizace střešních vrstev proti účinkům větru technologie kotvení. Mechanické kotvení je nejčastější využívanou technologií stabilizace plochých střech. Je využitelné pro většinu staveb malého a velkého rozsahu. Kotvení povlakové hydroizolace, případně tepelné izolace, se v mnoha případech jeví jako nejefektivnější metoda pro opravu staré zatékající nebo navržení nové ploché střechy.
Tato technika spočívá v připevnění požadovaného střešního souvrství pomocí mechanických kotev k podkladu. Hydroizolační vrstva je tak kotvena pomocí vrutů, šroubů či teleskopických kotev k nosné konstrukci střechy. Kotví se vždy do nosného podkladu, který je nutné v některých případech prověřit výtažnou zkouškou.
Výhody mechanického kotvení
- 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.
- Rychlost výstavby a malá závislost na počasí.
- Často nižší finanční náročnost.
Kotvené hydroizolační systémy - charakteristika
Kotvené hydroizolační systémy tvoří jednak vlastní hydroizolační pás, jehož konstrukce a vlastnosti musí zaručovat vhodnost pro aplikaci metodou kotvení. Druhou, stejně významnou součástí systému jsou kotevní prvky. Ty musí odolávat od prvního dne zabudování do střešního pláště mnohým rizikovým faktorům, které kladou vysoké nároky na jednotlivé kotvy. Jedná se zejména o působení sání větru a korozní zatížení.
Zatížení ploché střechy větrem a kotevní plán
Záporný tlak, tedy sání, vyvolané větrem, způsobuje často poruchy i havárie střešních plášťů. Při působení větru totiž vzniká permanentní dynamická zátěž, která rozkmitává střešní skladbu a ve svých silnějších projevech může soudržnost jednotlivých vrstev narušit, nebo i utrhnout. Vítr představuje dynamické zatížení ploché střechy, vyvolávající především sání (negativní tlak) na povrchu střešního pláště. Intenzita tohoto sání není po celé střeše rovnoměrná - nejvíce namáhané jsou okrajové části střechy, zejména návětrné hrany a rohy.
Čtěte také: Vše o optimalizaci řezného plánu lamina
Při návrhu mechanicky upevněného střešního pláště je tedy třeba vždy tyto okolnosti respektovat a konkrétní projekt ploché střechy vypracovat dle aktuální normy ČSN EN 1991-1-4. Česká technická norma pro určení zatížení větrem ČSN EN 1991-1-4 platí již od dubna 2007. Dříve platila národní norma ČSN 73 0035, ale ta byla nahrazena eurokódem.
Podle normy vypracovaný kotevní plán uvažuje rozměry střechy, její výšku, umístění budovy v terénu a danou větrnou oblast. Další podstatnou informací pro vypracování kotevního plánu je druh podkladu, do kterého bude kotveno. Také se zohledňuje druh a rozměry (šířka) konkrétní povlakové hydroizolace, ať plastové hydroizolační fólie, nebo asfaltového pásu.
Pro účely návrhu kotvení se plochá střecha dělí na rohové, okrajové a středové oblasti. Vítr totiž na tyto zóny působí rozdílným sáním - v rozích střechy vznikají nejvyšší sací síly, na okrajích o něco menší a uprostřed plochy střechy nejnižší. Například u budov do 20 m výšky může dosahovat záporný tlak v rohových oblastech až cca 3,6 kN/m², zatímco ve středu střechy je výrazně nižší.
Výsledkem je podrobný plán kotvení s přesně vymezenými, větrem odlišně namáhanými segmenty střechy a přesné počty a umístění kotevních prvků v různých částech střechy.
| Zóna střechy | Záporný tlak větru (cca) | Požadovaný počet kotev (ilustrativně) |
|---|---|---|
| Středová | Nejnižší | 5 kotev/m² |
| Okrajová | Nižší | 8 kotev/m² |
| Rohová | Až 3,6 kN/m² | 12 kotev/m² |
Požadavky na kotevní prvky
Velice důležitá pro úspěšnou realizaci kotvené střechy je také volba upevňovacích kotvících prvků, které musí zajistit potřebnou odolnost. V ČSN P 730606 Hydroizolace staveb - Povlakové izolace - Základní ustanovení najdeme zásadní požadavek, aby trvanlivost kotevních systémů povlakových krytin odpovídala předpokládané době funkce krytin.
Čtěte také: Podhledy: Kompletní přehled
Jednotlivé kotevní prvky musí být konstruovány s ohledem na velké dynamické zatížení, kterému budou po celou dobu životnosti vystaveny. Jejich konstrukční řešení musí garantovat pevné držení v podkladu, z kterého se nesmí postupně uvolňovat. Musí být také dostatečně pevné a pružné, totéž platí i pro přítlačnou podložku. Přítlačné podložky zajišťují potřebné rozložení přítlačné síly na upevněnou hydroizolaci.
Korozní odolnost
Norma ČSN 73 1901 Navrhování střech - Základní ustanovení uvádí, že kotevní prvky použité k připevnění konstrukcí a vrstev střech musí odolávat předpokládanému koroznímu namáhání ve skladbě střechy. Kotevní prvky jsou od prvého dne zabudování do ploché střechy vystaveny působení různých korozních vlivů. Jedná se o vliv vzdušné vlhkosti, vliv chemických látek obsažených v atmosféře i v použitých tepelných izolacích, působení vnitřní vlhkosti v interiéru pod střechou a elektrochemické vlivy dané odlišnými vlastnostmi kovových materiálů.
Kotvy musí být proti těmto vlivům dostatečně ochráněny kvalitní antikorozní úpravou. Minimálním požadavkem je absolvování alespoň 12 Kesternichových cyklů bez známek koroze. Kvalitní kotevní prvky absolvují minimálně 15 Kesternichových cyklů bez známek koroze. V případě, že se jedná o plochou střechu na budově s chemickým, potravinářským či papírenským provozem a vždy, když relativní vlhkost interiéru je větší než 70 % (bazény), se jednoznačně doporučuje použít kotevní prvky vyrobené ze speciální nerezové oceli.
Problém koroze kotevních prvků se netýká pouze jejich kovových součástí, ale korozí a předčasným stárnutím jsou degradovány i plastové části - teleskopické podložky používané při kotvení vrstev s různě tlustou tepelnou izolací. Pokud je použit nekvalitní plast, může vlivem zkřehnutí za nízkých teplot dojít ke ztrátě jeho odolnosti a při dynamickém rázu větru pak kotevní prvek praská.
Systémová nabídka kotvení a prevence chybné montáže
Kvalitní kotevní prvky je potřebné také správně aplikovat. Proto je ke kotevním prvkům dodáváno bohaté příslušenství pro zjednodušení a zefektivnění jejich montáže. Jedná se zejména o montážní přístroje a poloautomaty, které usazují kotevní prvky v jedné rovině a nedovolí tak jejich nedotažení nebo přetažení, které by deformovalo upevňovanou hydroizolaci s rizikem špatného svaření přesahů.
Čtěte také: Vše o kotvení Knauf FKL C2
Příkladem je montážní automat IF 240, který spolehlivě upevňuje předmontované šrouby IR2 celokovového systému Isofast® s přítlačnou talířovou podložkou IR do trapézového plechu, nebo teleskopický systém Isotak® a kotevní systém Isoweld® pro střechy vysoce namáhané zatížením od větru.
Produktivita práce systémem Isoweld® přináší úsporu až 50 % času při zavařování přesahu fólie oproti tradičnímu mechanickému kotvení. Ekonomická úspora indukčního kotvení je zároveň ukryta v redukci šířky přesahu při spojování fólie (ze 100-110 mm až na polovinu). Kotevní prvky se namontují v souladu s kotevním plánem a teprve potom se rozprostře pás hydroizolace, který se dodatečně ukotví za pomoci indukčního sváření. Výhodou tohoto postupu je možnost použití fólie v roli o plné šířce, odpadá tak nutnost izolaci půlit nebo krátit v rohových a v okrajových zónách střechy. Zároveň není potřeba vkládat další kotevní řady, čímž se snižuje celkový počet spojů fólie v přesahu. Kotvení probíhá v celé ploše a fólie není perforovaná.
Tahové zkoušky kotevních prvků a diagnostika podkladu
K určení vhodnosti podkladu pro uvažované použití mechanicky upevněné střešní skladby je nutné provést tahové zkoušky kotevních prvků. Platí to zejména u oprav střech, ale i u střech nově budovaných s podkladem z různých druhů betonu. Pro správné stanovení cenové nabídky na rekonstrukci ploché střechy je nutné udělat tahové zkoušky = výtažné zkoušky.
Ty se provádějí pomocí tahoměru, který se přivrtá na nosnou konstrukci budovy a pomocí tahu nám ukazuje kolik konstrukce udrží. Pokud víme, že můžeme střechu kotvit, dokážeme díky takové zkoušce zvolit optimální kotevní prvky a jejich množství na ploché střeše. Následně se připraví tzv. kotevní plán. Pokud se neprovede tahová zkouška, často je zvolena nedostatečná kotevní metoda a plán. Kvůli tomu může dojít při větru k odtržení celé střechy nebo její části. K těmto situacím nedochází pouze při extrémních klimatických podmínkách, ale už i při silnějším větru.
Možnosti použití kotevních prvků
V současnosti lze použít kotevní prvky prakticky do všech druhů kompaktních podkladů, se kterými se můžeme na plochých střechách setkat (s výhradou nutnosti výše popsaných tahových zkoušek u rizikových podkladů). Kotevní prvky jsou vyráběny pro použití do trapézových plechů, dřeva, betonů klasických a lehčených, tenkostěnných betonových prefabrikátů.
Kotevní prvky pro ploché střechy se skládají z talířové podložky (tzv. teleskopu) a z vlastního trnu. Jejich délka se musí stanovit tak, aby procházela všemi vrstvami (hydroizolace + izolace + případné desky) a kotvila se v nosném podkladu dostatečnou hloubkou - typicky se požaduje např. min. 30 mm záběru v betonu, nebo min. 3 závity šroubu pod plechem apod. (dle typu kotvy a předpisu výrobce).
Příčiny poruch a havárií kotvených střech
Pokud dochází k poruchám a haváriím kotvených střech vlivem větru, je to většinou zapříčiněno podceněním důležitých faktorů a neznalostí problematiky. 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.
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.
Hlavní příčiny poruch:
- Nekvalitní kotevní prvky: Mohou se uvolňovat z podkladu, perforovat upevněnou hydroizolaci. Prvky vyrobené z nekvalitních materiálů, případně prvky s chybnou konstrukcí, se mohou vlivem velkých dynamických sil deformovat, později selhat.
- Nedostatečná antikorozní ochrana: Prvky podléhají brzy korozi, jejich části z nekvalitního plastu praskají a střecha se stává nekotvenou.
- Chybějící nebo špatný kotevní plán: 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.
- Podcenění únosnosti podkladu: V důsledku neprovedení výtažných zkoušek a chybná kalkulace počtu kotevních prvků.
- Chybná geometrie a rozmístění kotev: Kotvy příliš blízko okraje pásu, nedodržení potřebného přesahu, nevhodné rozteče kotev nebo nesprávné rastry rozmístění.
- Chyby v kotvení detailů: Každý chybně ukotvený detail může být a také je často primární příčinou selhání celého střešního pláště. Častá je absence okrajové řady kotev.
- Použití nevhodných kotev: Například fasádní hmoždinky namísto specializovaných střešních kotev.
- Nedodržení normových hodnot: Stále se setkáváme se stanovením zatížení podle neplatných norem (např. DIN 1055, stará ČSN), což vede k poddimenzování.
- Nekvalifikovaná pracovní síla: Rostoucí počet realizací plochých střech je pokládán pracovní silou bez odpovídajícího vzdělání.
Mýty a omyly spojené s kotvením plochých střech
Nástup nové technologie kotvených střech vyvolal také řadu mýtů a zavádějících tvrzení. Jedním z velkých omylů bylo zaměňování kvalitních kotev za různé kutilské výrobky, které byly nakupovány po železářstvích nebo vyráběny v tuzemských dílnách bez potřebných znalostí pevnostních i dalších parametrů. Zcela byla - a dodnes často je - opomíjena korozní odolnost kotev, a to jak jejich kovových, tak i plastových částí.
Dalším omylem na poli kotvených střech byla základní neznalost o působení sání větru na ploché střeše a v jejích různých segmentech. Na mnoha střechách bylo správné řešení kotvení nahrazené jednoduchým principem „po třiatřiceti“, tzn. v celé ploše byly kotvy rovnoměrně instalované s roztečí 33 cm, což neodpovídá reálnému zatížení.
Tepelné ztráty způsobené kotevními prvky
Mýtus o významných tepelných ztrátách způsobených kotevními prvky je stále živý. Je sice pravdou, že kotevní prvek tvoří tepelný most, ale podle provedených měření 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 nebo zvětšením tloušťky tepelné izolace. Z praxe lze odvodit, že například tepelné ztráty vlivem spárové netěsnosti mezi deskami tepelné izolace jsou mnohem vyšší.
Perforace parozábrany kotvami
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. 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.
Bezpečnost práce na střechách
Bezpečnost práce na střechách je stále opomíjenou záležitostí, a to jak při vlastních stavebních pracích, tak i při následné údržbě (odklízení sněhu, nátěry atd.). Přitom již ve fázi zpracování projektové dokumentace je povinností projektanta řešit i bezpečnost práce, a to zejména i v době provozu stavby. Nejlepším řešením, a to i z hlediska potřebných finančních nákladů, je osazení trvalých kotvicích bezpečnostních prvků již při samotné výstavbě. Kotvení pak slouží jak montážní firmě, tak i při všech následných údržbových pracích na střechách.
Je nutné si uvědomit, že dodatečné osazování bezpečnostních prvků je vždy technicky komplikované (porušení hydroizolace a tepelné izolace) a že osazování bezpečnostních prvků v době, kdy je potřebné např. odklízet sníh ze střech, je prakticky nemožné.
Projektová dokumentace musí obsahovat způsob zajištění bezpečnosti práce a technická zařízení pro výstavbu i pro budoucí provoz. Povinnost řešit tato zařízení ukládá zejména stavební zákon č. 183/2006 Sb. a jeho prováděcí vyhlášky, zvláště vyhláška č. 503/2006 Sb. a vyhláška č. 268/2009 Sb. V projektu stavby musí být stanoveny zásady technických a organizačních opatření k zajištění bezpečnosti práce pro provádění stavebních prací za mimořádných podmínek a zásady zajištění pracovníků při osazování a ukládání plošných dílců (stropních, střešních).
Obecně platí, že ochrana proti pádu z výšky nad 1,5 m musí být zajišťována buď kolektivním, nebo osobním zajištěním. Při kolektivním zajištění se vždy jedná o technický způsob zabezpečení pomocí ochranných a záchytných konstrukcí. Místo upevnění (ukotvení) prostředku k zachycení pádu musí odolat ve směru možného pádu minimální statické síle 15 kN. Pro pohyb na střeše nabízí lanový kotvicí systém mnoho předností.
Alternativní způsoby stabilizace střešních vrstev
Kromě mechanického kotvení existují i další metody stabilizace střešních vrstev:
- Celoplošné natavení hydroizolace: Využívá se zejména u asfaltových pásů, které se plnoplošně natavují hořákem na vhodný podklad. Při kvalitním provedení vznikne homogenní spojení fólie s podkladem, odolné vůči sání větru. Vyžaduje suchý, soudržný a čistý podklad.
- Lepení pomocí lepidel: Hydroizolační fólie (příp. tepelné izolace) lze také lepit - buď horkým asfaltem, asfaltovými tmely, nebo speciálními polyuretanovými lepidly. Výhodou lepení je, že na povrchu střechy nejsou žádné kotevní prvky. Nevýhodou je omezená odolnost spoje - při extrémním sání větru může dojít k odtržení lepené vrstvy od podkladu. Proto se lepení někdy kombinuje s doplňkovým kotvením.
- Zatížení (balastování): Dalším způsobem stabilizace vrstev je přitížit střechu dostatečnou hmotností. Typicky se jako balast používá vrstva kačírku (oblázky frakce 16/32 mm) nebo betonové dlaždice položené na separační vrstvu na hydroizolaci. Balast zajišťuje, že sací síla větru musí zvedat mnohem těžší skladbu - pokud je správně navržena hmotnost, střecha odolá větru bez mechanických kotev. Nevýhodou je výrazné zatížení nosné konstrukce střechy.
- Střešní zahrada (vegetační souvrství): Zelená střecha představuje speciální případ balastované střechy, kdy hmotu zátěže tvoří souvrství substrátu a vegetace. Extenzivní vegetační vrstvy (nižší a lehčí) obvykle váží okolo 100-200 kg/m², intenzivní zahrady mohou zatížit střechu i >300 kg/m². Při návrhu zelené střechy je nutné zohlednit účinky větru obdobně jako u běžného balastu.
Důležitost kvalifikovaného návrhu a realizace
Mechanicky kotvené střechy vyžadují pečlivý návrh - tzv. kotevní plán. Ten by měl zpracovat kvalifikovaný projektant nebo specialista, a to v souladu s normami a požadavky výrobce systému. Pokud se návrhu i realizace ujmou profesionálové v pravém slova smyslu, může vzniknout velmi ekonomická a spolehlivá střešní konstrukce.
Je však nutno všemi dostupnými prostředky nejen šířit nové teoretické poznatky, ale i aktivně zpracovávat připomínky a zkušenosti z praxe a účinně je zahrnovat do zákonných předpisů a norem. Česká i evropská legislativa sleduje stejný fyzikální princip, lišit se mohou jen konkrétní hodnoty součinitelů a bezpečnostní faktory.
V současnosti je bohužel pouze na odpovědnosti autorizované osoby činné ve výstavbě, že na základě dostatečné průvodní technické dokumentace navrhne bezpečný výrobek do stavby. V nejlepším případě jsou tyto vlastnosti doplňovány zodpovědnými výrobci dobrovolnou certifikací. U řady materiálů pak výrobce tyto vlastnosti neuvádí s tím, že je to nad rámec jeho zákonných povinností.
tags: #kotevnu #plan #plocha #strecha #informace