Konstrukce zděných staveb jsou dnes navrhovány podle platných norem a na základě empirické zkušenosti. U zděných konstrukcích je dnes často postupováno podle zaběhnutých postupů a řešení těchto konstrukcí je mnohdy považováno za banální. Nicméně, současná praxe a události, jako je tornádo na Jižní Moravě v roce 2021, poukazují na potřebu zvýšení odolnosti zděných staveb vůči mimořádným účinkům.
Tento text je věnován návodům pro zvýšení odolnosti běžných nízkopodlažních i vícepodlažních zděných staveb, včetně možností zvýšení odolnosti za běžnou mez danou současně platnými normami a zvyklostmi. Cílem je vyšší využití vlastního materiálu zděných konstrukcí, což vede k vyšší únosnosti a umožňuje ekonomičtější návrh. Dále se jedná o zvýšení celkové spolehlivosti zděné stavby, zajištění její vyšší kompaktnosti a také životnosti, a v neposlední řadě o zvýšení odolnosti zdiva při živelných pohromách.
Základní požadavky a normy pro zděné konstrukce
Zděná konstrukce musí splňovat v první řadě platné předpisy. Základní požadavek na použití zděných konstrukcí obecně zůstává stále stejný: jde o zajištění mechanické odolnosti a stability jako prvního ze základních požadavků na stavby uvedených v platných předpisech, tj. vyhlášky č. 268/2009 Sb., o technických požadavcích na stavby, i v § 145 nového stavebního zákona (zákon č. 283/2021 Sb.).
Zděné stavební konstrukce v současné době navrhujeme a posuzujeme podle norem zahrnutých do skupiny Eurokódu 6:
- ČSN EN 1996-1-1:2013 Eurokód 6: Základní norma pro navrhování zděných konstrukcí.
- ČSN EN 1996-1-2:2006 Eurokód 6: Norma pro požární účinky na zděné konstrukce.
- ČSN EN 1996-2:2007 Eurokód 6: Norma pro provádění a materiály zděných konstrukcí.
- ČSN EN 1996-3:2007 Eurokód 6: Norma pro zjednodušené metody výpočtu zděných konstrukcí.
V uplynulých třiceti letech došlo k výraznému rozvoji zdicích prvků a posunu v technologii a výstavbě zděných pozemních staveb. Používány jsou nové zdicí prvky s většími rozměry a účelovými otvory, jiné typy malt a nové technologie vyzdívání.
Čtěte také: Přechodové lišty: Praktický průvodce výběrem a instalací
Klasifikace zděných staveb podle statického působení
Podle statického působení konstrukcí stavby a vazby mezi vodorovnými nosnými konstrukcemi a zděnými stěnami můžeme zděné stavby rozdělit na několik typů:
- Přízemní jednopodlažní stavby: Pouze se střešní konstrukcí a zděnými stěnami nebo pilíři.
- Nízkopodlažní stavby: Jedno až třípodlažní budovy s pevnými vodorovně tuhými stropními konstrukcemi. Patří sem i domy s druhým nebo třetím podlažím řešeným jako podkroví.
- Vícepodlažní stavby: Od čtyř podlaží, mají tuhé stropní konstrukce zavázané do příčných stěn.
- Vysokopodlažní zděné stavby: Uvažujeme v našich podmínkách od sedmi podlaží.
Faktory ovlivňující spolehlivost a únosnost zdiva
Štíhlost stěny a excentricita svislé síly
Štíhlost stěny je vedle výstřednosti svislé síly základním faktorem, který má vliv na únosnost zdiva. Zjednodušeně je možné říci, že štíhlost je u zdiva poměrem výšky stěny a její tloušťky. Přesnější definice hovoří o poměru vzpěrné neboli účinné výšky a tloušťky zdiva. To platí pro průběžné stěny a obdélníkový vodorovný průřez zdiva.
Uvažovaná výška h je vzdálenost mezi patou stěny u spodní stropní konstrukce nebo základu a hlavou stěny u horní nosné stropní konstrukce. To platí, pokud je stěna upnuta mezi pevné a tuhé stropní konstrukce. Obvykle se výška stěny pohybuje mezi 2 750 až 3 250 mm, pro bytové zděné stavby bývá obvykle 2 750 mm. Stěna může samozřejmě být i vyšší.
Podle tloušťky můžeme stěny rozdělit na široké (například 375, 440 nebo 500 mm) a štíhlé (například 240, 250 nebo 300 mm). Někteří výrobci přistupují jako ke stěnám nosným i k takovým, které mají šířku 175 mm. Existují dvě základní skupiny stěn podle štíhlosti při výšce kolem 3 000 mm a tuhém stropu:
- Skupina širokých stěn se štíhlostí 60 až 80 mm.
- Skupina štíhlých stěn se štíhlostí 100 až 125 mm.
Pokud nebude stěna dobře opřena o strop (tedy nelze uplatnit předpoklad vetknutí do tuhé konstrukce), zvýší se štíhlost o 50 až 100 %. Při užších nebo vyšších stěnách budou štíhlosti ještě vyšší. Štíhlosti do 100 mm nejsou tak nebezpečné jako nad 200 mm, neboť tyto méně odolávají ve vzpěru, tj. vybočení stěny. Zdivo také není efektivně využito, o čemž svědčí nízký zmenšovací součinitel při výpočtu únosnosti. Navíc zde působí ještě výstřednost svislé síly ve zdivu, která velikost součinitele, a tím i únosnosti, dále snižuje. Ke snížení výstřednosti svislé síly a tím i vyššímu využití zdiva je velmi vhodná konstrukční úprava v uložení stropu.
Čtěte také: Jak správně uchytit sádrokarton nízko
Spojení zdiva a stropních konstrukcí
Opření zděné stěny v hlavě o stropní konstrukci je základním předpokladem pro zvýšení její únosnosti. Druhým důvodem je možnost využití tuhé stropní roviny k přenosu vodorovných sil ze stěny na příčné stěny. Tím je zároveň zajišťována i vyšší tuhost celé stavby. Zejména u vícepodlažních budov je takové schéma žádoucí.
Prvkem pro vyšší využití zdiva a tvorbu vnitřních rezerv je jeho průběžnost bez předělení vloženými prvky mimo stropů. Mezi cihly vložená tepelná izolace nebo do vodorovných spár vložené pásy zdivo rozdělují a neumožňují spojení maltou. Účinnost spojení zdiva a stropní konstrukce pak závisí pouze na tření. Propojení zdiva ve vodorovné spáře maltou zvyšuje jeho vzájemné spojení a v případě vzniku drobných tahů zachovává jeho kompaktnost až do překročení tahové pevnosti malty. To je právě rezerva pro vyšší odolnost proti účinku mimořádného zatížení.
Význam maltování spár
Maltování spár je důležité pro spojení cihel ve stěnu a roznesení zatíženou stěnou. Pokud maltujeme pouze vodorovné spáry, jak je dnes obvyklé, je propojení dnešních cihel a kompaktnost stěny zaručena pouze dobrou převazbou cihel a přitížením v této převazbě. Na styčné, tj. svislé spáry, které jsou mezi cihlami volné, se nelze spolehnout. Pokud bychom dosáhli i maltování styčných spár, vytvoříme ze zdiva kompaktnější blok pro přenos zatížení a zejména excentrických a vodorovných účinků.
Maltování svislých spár je forma dalšího zpevnění zdiva a zajištění jeho vyšší odolnosti a spolehlivosti, což se dříve běžně užívalo. I když dnes je trend cihly pouze sesazovat k sobě a maltovat jen ložné spáry, je třeba se zamyslet, zda je to vždy vhodné, například u pilířů, uložení nosníků a překladů nebo u vodorovného zatížení větrem.
Vliv otvorů a nik ve zdivu
Oslabení zdiva otvory pro průchody, okna nebo dveře a oslabení nikami má vliv na jeho nosnost. Oslabení je třeba rozdělit do dvou skupin:
Čtěte také: Estetika živého plotu
- Oslabení vyplývající přímo z návrhu dispozice stavby: Jedná se o okenní otvory, dveře a průchody. Tato oslabení lze přímo řešit úpravou zděné konstrukce na únosnější nebo náhradou zdiva vloženými betonovými, železobetonovými nebo ocelovými sloupky.
- Prvotně neplánované otvory a niky.
Přenos zatížení a řešení styku stěny a stropní konstrukce
Lokální zatížení na zděnou stěnu mohou vyvolat dva případy. Roznesení lokálního neboli soustředěného zatížení je podle údajů v normě nejvýše pod úhlem šedesáti stupňů. Styk stěny a stropní konstrukce je základním prvkem pro zajištění tuhosti zděné stavby. Rozlišujeme styk obvodové a vnitřní stěny se stropem.
U obvodové stěny musíme řešit jednostranné uložení stropní konstrukce a požadavky na tepelné izolování. Současné konstrukce často řeší přenos svislé síly s věncovkou, kde narůstá tloušťka tepelné izolace uvnitř stěny. Zmenšuje se plocha betonu a zdiva pod ním pro přenos svislé síly. Doporučuje se používat staticky výhodnější řešení s použitím více efektivní tepelné izolace, čímž dojde ke snížení tloušťky této izolace na cca 60 až 80 mm. Tato omezená tloušťka by měla být volena ze statických důvodů s ohledem na tloušťku stěny.
Je třeba si uvědomit, že věncovka je pálená svisle děrovaná cihla s pevnostní značkou nejvýše P15. Věncovka je z podstatně měkčího materiálu než beton a je uložena na vrstvě malty, případně dnes i spojovací pěny. Celá tato sestava je měkčí nežli betonová část průřezu vytvořená věncem a stropem. Zdivo věncovky má podstatně nižší modul pružnosti, který odpovídá tisícinásobku charakteristické pevnosti zdiva. Moduly pružnosti pro beton se pohybují od 25 000 MPa výše, ale moduly pro zdivo jsou na úrovni o řád nižší. Uvažujeme-li beton C 20/25 podle dnes platné normy Eurokódu 2, tak jeho tabulková hodnota pro modul pružnosti E činí 29 000 MPa.
Typy zdicích materiálů a jejich vlastnosti
Dnešní nabídka cihlářských výrobků je velice pestrá a pokrývá velkou část stavebních konstrukcí. Používají se pro konstrukce svislé i vodorovné, nosné, nenosné i jednoúčelové, jednovrstvé i vícevrstvé (sendvičové).
Pálené cihly
Pálené cihly jsou klasikou a dodnes nejoblíbenějším stavebním materiálem. Vyrábějí se z přírodní suroviny - hlíny - a jsou recyklovatelné. Dnešní cihly mají strukturu svislých žeber a vzduchových dutin, což jednak snižuje jejich hmotnost a jednak zlepšuje tepelněizolační vlastnosti.
Výrobci cihel zavedli řadu ukázkových detailů a technických řešení zděných konstrukcí. Důraz je kladen i na tepelněizolační a akustické požadavky, které zasahují do zděné konstrukce.
Cihly plněné minerální vatou (např. Porotherm T Profi)
Tyto cihly s tepelnou izolací integrovanou ve vnitřních dutinách v sobě spojují vlastnosti dvou stavebních materiálů - pálené keramiky a minerální vlny. Oba materiály jsou přírodního původu, ekologicky nezávadné, snadno recyklovatelné. Zdivo z těchto cihel získává vynikající, dlouhodobě stabilní tepelněizolační parametry. Například cihla Porotherm 42,5 T Profi je ideálním řešením pro výstavbu nízkoenergetických a pasivních rodinných domů. Sama tvarovka totiž při tloušťce 42,5 cm obsahuje ve svých dutinách izolaci o souhrnné tloušťce 28 cm. Porotherm 42,5 T Profi dosahuje velmi nízké tepelné vodivosti 0,075 W/(m∙K) a součinitele prostupu tepla vyzděné stěny U = 0,17 W/(m2∙K), zdivo už není nutné dále dodatečně zateplovat.
Cihly Porotherm T Profi se vyrábějí pro tloušťky stěn 42,5; 36,5 a 30 cm v základních tvarech a jako poloviční cihly. Z hlediska únosnosti jsou určeny pro výstavbu rodinných domů, případně pro nízkopodlažní bytovou výstavbu.
Pórobeton
Pórobeton je lehký a homogenní materiál, který se velmi dobře opracovává a snadno se s ním manipuluje, proto je ideální pro svépomocnou výstavbu. Tvárnice se vyrábějí z přírodních surovin - křemičitého písku, vápna, cementu a vody. Pórobeton vděčí za své výborné tepelněizolační vlastnosti makropórům, tedy uzavřeným vzduchovým dutinám. K jeho přednostem patří i nízký difuzní odpor, díky čemuž dokáže přirozeně regulovat vlhkost v domě.
Vápenopískové cihly
Vápenopískové cihly výborně akumulují teplo, díky čemuž zajišťují v domě stabilní vnitřní klima v zimě i v létě. Vápno, písek a voda jsou v tomto případě slisované do tvrdých tvárnic s hladkým povrchem, přesnými rozměry a vysokou hmotností. Pro těžké materiály jsou typické výborné akustické vlastnosti a vysoká tepelněakumulační schopnost. Obvodové stěny však potřebují zateplení.
Technologie zdění a provádění
Mokrý vs. suchý způsob zdění
Mokrý způsob zdění je zatím nejpoužívanější. Jde o klasické promaltování ložných, popř. styčných spár, zdicích prvků. Pro promaltování je používána malta o předepsaném složení, která je na styčnou plochu nanášená zednickou lžící, válcem nebo vozíkem pro celoplošné nanášení. Zeď vyzděná mokrým způsobem může být zatížena až po technologické pauze, po vyzrání a zaschnutí malty (není únosná ihned). Zdít se může do max. 25 mm spáry.
Suchý způsob zdění je moderním způsobem zdění u broušených tvárnic. Zdicí pěna je nanášena pomocí aplikační pistole z dózy ve dvou nebo ve třech pásech. Odpadá tak nutnost míchání zdicí malty na stavbě. Výhoda tohoto způsobu je především v rychlosti provedení, úspora práce je až 50 %. Další výhody jsou jednoduché zpracování, extrémně silná lepivost pěny a zpracovatelnost při teplotách do -5 °C. Zeď vyzděná suchým způsobem zdění je ihned únosná.
Zásady správného zdění
Aby stěna vyhovovala normám, byla únosná a stabilní, musí se během zdění dodržovat především pokyny výrobce. Co se týká klimatických podmínek, nemělo by se zdít při teplotách pod +5 °C (v případě suchého zdění -5°C) a za deštivého počasí, aby nedocházelo k vymývání pojiva.
Při samotném zdění se musí dodržovat tloušťka spár, tvárnice musí být v rovině a slícovány se spodní řadou, zdivo musí být řádně provázáno, neboť vazba zdiva je jeden z faktorů ovlivňující celkovou pevnost a prostorovou tuhost konstrukce. Vzájemná převazba cihel je daná normou ČSN EN 1996-1-1. Pro cihly o výšce h do 250 mm má být vzájemný přesah cihel ≥ 0,4 h nebo min. 40 mm (platí větší z hodnot).
Před zahájením zdicích prací je nutné mít zhotovenou vodorovnou hydroizolaci na podkladní betonové desce. Pro nanášení vyrovnávací podkladní maltové vrstvy je nutné nastavit vyrovnávací soupravu, díky které získáme absolutní rovinu pro první zakládající řadu tvárnic.
Zdění začíná rohovými tvárnicemi. Ty se osadí do maltového lože a mezi takto usazené rohové tvárnice se napne provázek, který určuje hranu konstrukce. Další tvárnice jsou ukládány na doraz k provázku. Styčné spáry se v případě tvárnic nemaltují, spojení je tvořeno jako pero/drážka.
Specifika u broušených cihel
U broušených cihel je nutné nanášet tenkovrstvé maltové lože podle technologických předpisů výrobce - zpravidla pomocí nanášecích válců. Nanášení tenkovrstvé malty malířskými nebo jinými válečky je sice rychlejší, ale touto technologií nelze zajistit její správné nanesení v dostatečném množství a v požadované materiálové struktuře, a tak nelze zaručit takové pevnosti zdiva, kterou deklarují výrobci.
Tepelněizolační vlastnosti a tloušťky stěn
Při volbě tloušťky stěny je důležité nejprve správně stanovit požadavky na jednotlivé stěny a podle toho potom zvolit vhodný produkt. U nosných stěn je v první řadě nutné respektovat zatížení stěny, podle kterého se navrhne minimální přípustná tloušťka a pevnostní třída. Kromě centrického zatížení je nutné uvažovat i zatížení excentrické, vlivem stropní konstrukce. Pro jednotlivé tloušťky konstrukcí tak může být limitující rozpon stropu.
V principu máme dvě možnosti, jak zrealizovat obvodové zdivo, které splní požadavky aktuální tepelnětechnické normy:
- Zvolíme bloky, které budou plnit zejména statickou funkci, a zdivo zvenku zateplíme. Tento systém se uplatňuje především při zdění z vápenopískových tvárnic, ale použít ho samozřejmě lze i pro pálené cihly či pórobeton. Dá se tak dosáhnout špičkových vlastností obvodových stěn při jejich minimální tloušťce. U zdiva se zateplením při použití vápenopískových cihel s pevnostmi bloků P15 (P20) vyhoví někdy ze statického hlediska už tloušťka zdiva 175 mm (při stropní konstrukci tuhé ve své rovině).
- Vyzdíme z tvárnic, které mají samotné dostatečnou tepelněizolační schopnost, takže je zateplovat není třeba (tzv. jednovrstvé zdivo). Pro obvodovou stěnu z pálených cihel děrovaných s pevností P8 (P10) nebo zděnou z pórobetonu se doporučuje optimální tloušťka zdiva 250 nebo 300 mm. Jednovrstvé zdivo je jednodušší na provádění z důvodů omezení různých technologických procesů, což přináší při vlastním zdění minimalizaci chyb. Pro rodinné domy (jedno a dvoupodlažní) byly vzájemným průnikem těchto oborů stanoveny u zdiva z cihel FAMILY maximální tloušťky tepelné izolace, aby se předešlo negativnímu vlivu na únosnost obvodového zdiva v hlavě a patě stěny.
Cihly Porotherm, které jako jednovrstvé zdivo mají součinitel prostupu tepla U ≤ 0,30 W/(m2∙K) splňují zpřísněné novelizované požadavky na maximální hodnotu součinitele prostupu tepla. Všechny cihly Porotherm, které jako jednovrstvé zdivo mají součinitel prostupu tepla U ≤ 0,25 W/ (m2∙K), splňují dokonce doporučené hodnoty pro nízkoenergetické domy a to bez potřeby dalšího zateplení.
Příklad doporučených maximálních tlouštěk tepelné izolace pro zdivo FAMILY:
| Typ zdiva | Tloušťka stěny (mm) | Max. tloušťka tepelné izolace (mm) |
|---|---|---|
| Plněné cihly FAMILY 25 2in1 | 500 | Ověřeno statickým výpočtem |
| Cihly FAMILY | Standardní | Viz grafika výrobce pro konkrétní tloušťky |
Vícevrstvé (vrstvené) zdivo
Novodobé cihelné stěny z vrstveného zdiva se u nás zatím uplatňují převážně jen ve stěnách obvodových. Jedná se vždy o tzv. stěny dutinové, tj. o dvě vyzděné, paralelně svisle uspořádané (vnitřní a vnější) vrstvy stěny, oddělené souvislou dutinou v tloušťce obvykle od 60 (aby při realizaci nikdy nedošlo k podkročení hodnoty 50 mm) do 150 (a příp. i více) mm, vzájemně vždy účinně spojené pomocnými prvky, tzv. stěnovými sponami.
V závislosti na celkové koncepci konstrukčního řešení objektu je obvykle již v úrovni návrhu rozhodnuto, zda vnitřní vrstva obvodové stěny bude moci být sama o sobě z hlediska statického i stavebně-fyzikálního dostatečně vyhovující či nikoliv. Z hlediska základních tepelně-technických požadavků vyhovují jednovrstvé stěny z pálených zdicích prvků typu THERM dnešním požadavkům tepelně-technických norem a předpisů obvykle při tloušťkách 400, 440, resp. 490 mm.
Členění vnější vrstvy do dilatačních úseků
Zjednodušené směrnice různých zemí včetně evropské normalizace doporučují u vnějšího zdiva z pálených zdicích prvků provádět svislé dilatační spáry ve vzdálenostech nejvíce 12 metrů (u neprovětrávaných skladeb jen do 10, příp. 8 metrů). Někdy se podrobněji uvádějí dilatační délky též v závislosti na orientaci stěny ke světovým stranám: západní max. 8 m, jižní max. 9 m, východní max. 10 m a severní max. 12 m.
U vícepodlažních objektů je nutno vnější vrstvu obvodové vrstvené stěny členit také výškově vodorovnými dilatačními spárami. V souladu s podmínkami uložení se vodorovné dilatační spáry navrhují obvykle nejvýše po dvou podlažích nebo po výšce max. 6 m.
Uložení vnější vrstvy z lícového zdiva
Vnější vrstvu z pálených lícových cihel tzv. českého formátu (t1 = 140 mm) a klinkerů německého formátu (t1 = 115 mm) je možné při max. vyložení o 25 (15) mm přes vnější líc úložné plochy provést souvisle do výšky 9 m (nebo 2 podlaží se štítem do max. 4 m výšky ve vrcholu), resp. se stabilitním posouzením vnější vrstvy až do výšky 12 m, s plným uložením pak i bez stabilitního posouzení; vždy se kontroluje vzdálenost a šířka dilatací. U zdiva z lícových cihel tloušťky 90 mm (t1 < 115 mm) je největší možné vyložení 15 mm a největší souvislá výška 2 podlaží nebo max. 6 m, vždy však do nejvyšší výšky nad terénem do 20 metrů. Při výšce max. 6 m (do dvou podlaží) je možno cihly českého a německého formátu vyložit max. až o 1/3 jejich tloušťky t1.
Stěnové spony v obvodových vrstvených stěnách
Stěnové spony spojující obě vrstvy obvodové vrstvené stěny, procházející přes vzduchovou mezeru a příp. i přes vloženou vrstvu tepelné izolace, jsou základními pomocnými prvky. Pro vrstvené obvodové stěny je proto dnes dovoleno používat výhradně jen stěnové spony z korozivzdorné oceli.
tags: #nejnizsi #sirka #steny #cihloveho #domu #normy