Střechy, ale vlastně všechny obalové stavební konstrukce, jsou namáhány silou větru, která samozřejmě vzrůstá s jeho rychlostí. 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.
Jak vítr útočí na střechu a proč je sání nebezpečnější než tlak?
Mnoho lidí se mylně domnívá, že vítr střechu poškozuje primárně svou vahou či tlakem. Paradoxně, největším nepřítelem střešní krytiny není tlak, ale sání. Vítr působí na střešní plášť a všechny obalové konstrukce tlakovými silami, silami sání, silami smykovými a jejich kombinací (výslednicí sil). Aerodynamický vztlak, který vzniká při obtékání větru přes překážku, jakou je hrana střechy nebo hřeben, působí obrovskou silou směřující vzhůru. Tento podtlak se snaží doslova „odtrhnout“ krytinu z laťování. Pokud jsou tašky, šindele či plechové šablony upevněny nedostatečně, vítr je nadzvedne, vytvoří si pod nimi kapsu a pak už je dílo zkázy velmi rychlé. Často stačí jedna uvolněná taška a řetězová reakce na sebe nenechá dlouho čekat. Nejde tedy jen o to, jakou krytinu máte, ale především o to, jak poctivě je připevněna. Ze všeho nejhorší je kombinace sání větru s podfouknutím hydroizolačního povlaku, tedy se vznikem sání větru v kombinaci s plachtovým efektem.
Na následujícím schématu je patrné rozložení sání větru (ukončení atik, plocha střešního pláště a také podhledy).
Schéma působení Bernoulliho (Venturiho) efektu - při proudění přes střechu se zvýší rychlost, čímž u jejího povrchu klesne tlak a může dojít k poškození střešní krytiny.
Faktory ovlivňující odolnost střechy proti větru
Při posuzování odolnosti střechy proti větru je nutné vzít v úvahu několik klíčových aspektů:
Čtěte také: Nejlepší dřevo na plot
- Způsob kotvení krytiny: Právě v kotvení spočívá jádro pudla. Moderní stavební normy již dávno reflektují potřebu mechanického připevňování krytiny, zejména v exponovaných oblastech, jako jsou okraje střechy, úžlabí, nároží a hřebeny. Zatímco dříve se spoléhalo jen na váhu samotné tašky, dnes jsou standardem speciální střešní spony a vruty. V oblastech s vyšším rizikem silného větru není výjimkou, že se kotví každá třetí, druhá, nebo dokonce každá jednotlivá taška. Toto je investice, která není na první pohled vidět, ale která v kritické chvíli rozhoduje o úsporách v řádech statisíců. Stejně tak u plechových střech - není plech jako plech, a především není vrut jako vrut. Správná rozteč a typ kotevních šroubů s těsnící podložkou jsou naprosto klíčové pro to, aby velkoformátová plocha plechu odolala tendenci větru ji zplacatit nebo odnést. Odborníci říkají, že plechová střecha, která odlétne, je střecha špatně udělaná. Je to střecha od nějakého místního „fachmana“, který nerespektuje všechny technické požadavky. Ti, kteří o střechách něco vědí, počítají například s tím, že spojovací materiál se může ve dřevu velmi rychle uvolnit, protože dřevo vlivem vlhkosti a teploty pracuje. Je tedy třeba zajišťovat propojení plechu a podkladu vícestupňově. Kladební předpisy tašek říkají, že mohou být do sklonu střechy 45° loženy volně. Nad tuto hodnotu musí být upevněna každá třetí taška, nad 60° každá taška a nad 75° musí být tašky přichyceny i příčně. Ve všech případech se ale přichytávají tašky okrajové, v úžlabích, řezané, u otvorů a na okapové hraně.
- Konstrukční detaily: Veškeré „lítací“ střechy a konstrukce, které za poslední léta prošly mýma znaleckýma rukama, měly iniciační centrum úletu v konstrukčním detailu. Ve většině případů se jednalo o klempířských prvek, který byl nedostatečně přikotven nebo jeho kotvení bylo porušeno, případně sám byl zkorodován. Klempířské prvky, tedy oplechování komínů, střešních oken, atik či okapové hrany, jsou Achillovou patou mnoha střech. Jsou to právě tato místa, kde se vítr „rád“ opírá a hledá slabinu. Špatně provedené nebo zkorodované oplechování je pro vítr pozvánkou. Stejně tak okapové žlaby a svody. Pokud nejsou pevně ukotveny, nejenže přestanou plnit svou funkci, ale ve vichřici se mohou utrhnout a stát se nebezpečným projektilem, který poškodí fasádu nebo okna.
- Hydroizolační povlak a neprůvzdušnost: Výrazně nebezpečným fenoménem je příklad, kdy otevřený objekt je kryt střešním pláštěm, který je proveden na nosné konstrukci, která má mezery. Zde se opět může sčítat síla sání větru s tlakovou silou, kterou působí vítr, když podfukuje hydroizolační povlak. U takovýchto střešních plášťů není možné vystačit pouze s výpočty na sání větru. Velmi nebezpečný stav, kdy je hydroizolační povlak vystaven nejen sání větru, ale v případě podfouknutí je zatížen i „plachtovým“ efektem. K tomuto fenoménu dojde, když se vítr dostane pod hydroizolaci, a to buď porušenou hydroizolací, nebo průvzdušnou nosnou konstrukcí, která umožní pronikání větru do vrstvy mezi hydroizolací a podkladní konstrukcí.
- Stav krovu: Celý systém spočívá na krovu, jehož stav je naprosto fundamentální. Starší domy mohou mít krovy napadené škůdci nebo hnilobou, což dramaticky snižuje jejich nosnost a odolnost. Bez zdravého a pevného krovu je i ta nejlepší krytina jen dočasným řešením.
- Zatížení sněhem: Zatížení střechy sněhovou pokrývkou. Je třeba si uvědomit, že střechu můžete mít, jak chcete lehkou, ale to nejtěžší vám na ni stejně napadá v zimě. Výpočet zatížení od sněhové pokrývky musí zohledňovat lokalitu, kde dům stojí. Používá se takzvaná sněhová mapa.
- Tepelné zatížení: Sluneční záření dokáže střechu rozpálit tak, že pod krytinou byste mohli v klidu uvařit oběd. Nejvyšší teploty v tomto případě vykazují plechové krytiny, ovšem jejich tepelná setrvačnost je menší. U tašek betonových nebo pálených můžeme hovořit v případě červených barev o teplotách někde kolem 70 °C, což je asi o deset méně než v případě plechu. U tmavých barev se dostáváme i o deset stupňů výš. V rámci střech tak musíme počítat i s technologií odvětrání.
Kdy je střecha "připravena k ulétnutí"?
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
Dvě schémata působení větru na atiku - vlevo nespojenou s hydroizolací, vpravo spojenou s hydroizolací klempířským prvkem. Na schématu jsou ukázány dva rozdílné systémy řešení hydroizolačního povlaku. V případě, že oplechování atiky je samostatné, hydroizolace je samostatná a nejsou mezi sebou nějak spojeny (klempířské prvky, hydroizolace) při destrukci atiky nedojde k destrukci hydroizolačního povlaku. V případě propojení destrukce atiky nebo klempířského opracování atiky znamená, že dojde také k poškození hydroizolačního povlaku. Schéma odtržení klempířského ukončení hydroizolačního povlaku a následně utržení vlastní hydroizolace.
Normy a výpočty zatížení větrem
Výpočtové metody namáhání staveb od zatížení větrem musí v současné době odpovídat evropským a samozřejmě i lokálním normám (ČSN P ENV 1991-1-5, Zásady navrhování a zatížení konstrukcí, část 1: Zásady navrhování, část 2-1: Zatížení konstrukcí - Objemová tíha, vlastní tíha a užitné zatížení, část 2-2: Zatížení konstrukcí - Zatížení konstrukcí namáhaných požárem, část 2-3: Zatížení konstrukcí - Zatížení sněhem, část 2-4: Zatížení konstrukcí - Zatížení větrem, část 2-5: Zatížení konstrukcí - Zatížení teplotou).
Do současné doby se stavební konstrukce, včetně střešních, dimenzovaly na maximální rychlosti větru kolem 100 km/hod. V současné době po zkušenostech z ledna bych doporučoval razantně zvýšit tuto výpočtovou rychlost 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.
Přesné určení zatížení a z toho odvozené přichycení tašek se vypočítá dle ČSN EN 1991-2-4 Zatížení konstrukcí - Zatížení větrem, její součástí je i mapa větrných oblastí České republiky.
Čtěte také: Vlastnosti a typy cihel
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.
Rychlost větru a její klasifikace
Beaufortovu stupnici sestrojil v letech 1805 - 1808 britský kontraadmirál sir Francis Beaufort (1774 - 1857). Stupnice umožňuje odhad síly (rychlosti) větru bez použití přístrojů, tj. podle účinku větru na různé objekty a podle vlnění mořské hladiny. Rychlosti větru se týkají standardní výšky 10 m nad zemí ve volném terénu. Stupnice se udává ve stupních Beauforta. Slovní označení síly větru se používá také v meteorologii.
O vichřici se hovoří, pokud je rychlost větru minimálně 75 km/h (20,8 m/s), ale může dosahovat až 120-150 km/h, ve výjimečných případech i víc. Tornáda se klasifikují podle Fujitovy stupnice (EF0-EF5), kde EF5 znamená extrémní ničivou sílu přes 322 km/h.
Vichřice a tornáda se liší především sílou větru, způsobem vzniku, četností a rozsahem škod. Vichřice postihují velké oblasti, i stovky kilometrů, mohou trvat hodiny až dny a škody z nich bývají obvykle méně extrémní. Nejčastěji ničí střechy, stromy, elektrické vedení a způsobují dopravní komplikace. Naopak tornádo obvykle trvá jen několik minut nebo pár desítek minut, má velmi úzký pás destrukce, ale škody jsou extrémní. Může kompletně ničit domy, převracet auta a vytrhávat stromy i s kořeny.
Všechny střešní pláště, které byly poškozeny vichřicemi nebo uragány, kde byla dosažena rychlost v nárazech vyšší než 120 km/hod.
Čtěte také: Jak správně pěstovat túje na živý plot?
Níže uvedená tabulka poskytuje přehled Beaufortovy stupnice síly větru:
| Stupeň Beauforta | Slovní označení | Rychlost větru (km/h) | Účinky na souši |
|---|---|---|---|
| 0 | Bezvětří | < 1 | Dým stoupá kolmo vzhůru. |
| 1 | Vánek | 1-5 | Dým ukazuje směr větru. |
| 2 | Slabý vítr | 6-11 | Vítr je cítit v obličeji, šumí listí. |
| 3 | Mírný vítr | 12-19 | Listy a malé větvičky se trvale pohybují. |
| 4 | Dosti čerstvý vítr | 20-28 | Zvedá prach a papíry, pohybuje malými větvemi. |
| 5 | Čerstvý vítr | 29-38 | Malé stromy se začínají kymácet. |
| 6 | Silný vítr | 39-49 | Velké větve v pohybu, telegrafní dráty sviští. |
| 7 | Příval větru | 50-61 | Celé stromy se kymácí, obtížná chůze proti větru. |
| 8 | Bouře | 62-74 | Láme větve stromů, chůze proti větru je velmi obtížná. |
| 9 | Vichřice | 75-88 | Menší škody na stavbách, strhává tašky ze střech. |
| 10 | Silná vichřice | 89-102 | Vyvrací stromy, způsobuje značné škody na stavbách. |
| 11 | Mohutná vichřice | 103-117 | Rozsáhlé škody, větrem odnášené předměty. |
| 12 | Orkán | ≥ 118 | Způsobuje zkázu, rozsáhlé ničení. |
Důsledky silného větru a jak se chránit
Vichřice patří mezi nejčastější přírodní katastrofy v České republice. Každoročně se vyskytne pět až šest silnějších vichřic, které způsobují škody na majetku, lesích a infrastruktuře. Plošné vichřice se nejčastěji objevují na jaře - v březnu a dubnu, pak na začátku a na konci června, ty bývají většinou spojeny s prvními letními bouřkami a pak ještě udeří na podzim, nejčastěji v říjnu. Nejvíce ohrožené jsou horské oblasti (Krkonoše, Jeseníky, Šumava), ale silné poryvy větru se mohou vyskytnout i ve městech a nížinách. Škody z vichřic jsou v posledních dvou až třech letech, a to hlavně vlivem klimatických změn, čím dál frekventovanější a jejich projevy více zničující.
Důsledkem přechodu takovýchto systémů bývají značné materiální škody. Například řádění hluboké níže (resp. bouře či orkánu) Herwart koncem října 2017 způsobilo jen v Česku škody za téměř 1,4 miliard korun. Rekordmanem, co do následků, ale zůstává Kyrill z ledna 2007, který napáchal škody přes 2,2 miliardy korun. Proč má vlastně vítr tak ničivý potenciál? Silný vítr mívá často ničivý potenciál a může napáchat značné škody nejen v lesích. Vítr není nic jiného než pohybující se vzduch, a jako takový má kinetickou energii. Pokud pohybující se vzduch narazí na tuhou překážku, což může být například strom nebo budova, působí na ni síla, která snižuje energii větru. Důležité přitom je, že kinetická energie větru se s rostoucí rychlostí větru nezvyšuje lineárně, ale je úměrná druhé mocnině rychlosti větru. Zdvojnásobení rychlosti větru tedy zvýší její energii (a případný ničivý potenciál) čtyřnásobně, ztrojnásobení dokonce devítinásobně (!). Pokud tedy vítr na daný objekt narazí při rychlosti 90 km/h (tedy 25 m/s), vyvíjí na něj čtyřikrát větší sílu než při rychlosti 45 km/h (a tedy 12,5 m/s). To je důvodem, proč jsou vysoké rychlosti větru tak destruktivní. Tato popsaná síla, resp. tlak větru, však závisí nejen na rychlosti větru, ale i na orientaci letícího předmětu. Pokud vítr narazí na svisle orientovanou překážku (například stěnu domu), bude působení větší než u šikmé překážky (šikmá střecha domu). Jakmile daný objekt přestane být schopen odolávat tlaku větru, dochází k jeho poškození, případně destrukci.
Nesmíme zapomenout ani na fasády, které jsou též namáhány sáním a tlakem větru. Sání větru je však v mnohých případech kombinováno s tlakovými účinky proudícího větru a tyto jsou často daleko významnější než sání větru. Sání větru působí nejen na střešní plášť, ale samozřejmě i na podhledy a fasády. Což je zapříčiněno špatným provedením detailů, kdy to např. „podfoukne“. Nezapomeňme, že sáním větru jsou namáhány také podhledy v místech, která jsou napojena na exteriér. Fotografie dokumentují poškození podhledů s poničenými nosnými prvky, protože podhledy obvykle nejsou dimenzovány 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.
Škody, které po sobě silný vítr zanechává, bývají rozmanité, od zničených střech přes vyvrácené ploty, rozbitá okna až po zdevastované automobily. Majitelé nemovitosti hlásí na prvním místě již zmíněné poškození střechy, fasády a oken, dále jsou to škody, které způsobují vyvrácené stromy, padající větve, střešní tašky nebo jiné předměty a častá jsou také poškození plotů, garáží, altánů, skleníků nebo zahradní architektury. Pokud už dojde k devastující škodě, tak klienti hlásí stržení střechy, komínu nebo jiných částí budov, po tornádu to byly i kompletně zřícené objekty. Velmi nebezpečné jsou uvolněné létající předměty, například plechy, reklamní panely nebo odpadky, které mohou být vichřicí vymrštěny a způsobit nejen materiální škody, ale i zranění kolemjdoucích. Například nejčastější „létající zbraní“ u rodinných domů jsou již zmíněné trampolíny.
Pojištění a likvidace následků
Vichřice, podobně jako zemětřesení, krupobití nebo požáry patří mezi živelní události a jí způsobené škody jsou většinou kryté v základním majetkovém pojištění, tedy v pojištění nemovitosti a domácnosti. Podmínkou výplaty pojistného plnění je, že nemovitost byla v dobrém technickém stavu a poškození bylo způsobeno živelní událostí, tedy zásahem vyšší moci. Pokud by například odletěla taška za větru, který není zdaleka vichřicí a způsobila škodu na majetku třetích osob, k proplacení újmy by měl mít majitel uzavřeno pojištění odpovědnosti.
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 (obecně stavební konstrukce) nejsou „načnuty“, tzn. 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.
Po vichřici je důležité postupovat rychle a správně a v součinnosti s pojišťovnou. Jestliže nebezpečí pominulo, je možné začít dokumentovat škody. Pořiďte co nejvíce fotografií a videí poškozeného majetku ještě před zahájením oprav. Poškozené nebo zničené věci odložte raději stranou a uchovejte pro případnou návštěvu mobilního technika, pokud by je chtěl pro potřebu likvidace zdokumentovat. Škoda může být uplatněna z pojištění vichřice, pokud nastala a je definována jako vítr o rychlosti nad 75 km/h, přičemž pojišťovny si ověřují tyto údaje u Českého hydrometeorologického úřadu (ČHMÚ). Pokud v dané oblasti nebyla naměřena taková síla větru, může být pojistná událost odmítnuta.
Co dělat před a během vichřice
Před vichřicí:
- Zkontrolujte střechu a opravte uvolněné tašky nebo plechy. Obvykle stačí, že je střešní krytina pevně upevněna a v dobrém stavu. Pamatujte, že čím starší a lehčí krytiny na střeše jsou, tím jsou náchylnější k poškození.
- Zavřete a zajistěte všechna okna a dveře. Okna zavřete a pokud možno zpevněte žaluziemi nebo okenicemi. Pokud žijete v oblasti s častými vichřicemi, investujte do bezpečnostních oken nebo ochranných fólií na sklo. Při extrémně silném větru můžete okna přikrýt překližkou nebo jiným pevným materiálem.
- Ukliďte ze zahrady nebo případně z balkonu vše, co by mohlo být větrem odneseno (květináče, zahradní nábytek, grily, hračky…). Větší předměty připevněte například k zábradlí nebo ještě lépe schovejte do garáže či přístřešku.
- Prořezejte suché nebo poškozené větve, které by mohly spadnout na dům, auta nebo elektrické vedení. Zkontrolujte také odtokové kanály a zajistěte, aby nebyly ucpané listím nebo jinými nečistotami.
- Pokud hrozí s vichřicí i silné deště, připravte si raději i pytle s pískem jako prevenci povodní.
Během vichřice:
- Pokud vás vichřice zastihne venku, je důležité zachovat klid a co nejrychleji najít bezpečné útočiště. První zásadou je vyhnout se volným nebo vysokým objektům, takže rozhodně nechoďte pod stromy, sloupy elektrického vedení, billboardy ani jiné konstrukce, které by mohly spadnout. Nechoďte ani k vodním plochám, kde silný vítr může způsobit vysoké vlny a nebezpečné proudy.
- Rychle vyhledejte úkryt a schovejte se. Ideální je pevná budova, garáž nebo podchod.
- Jestliže jste v autě, zůstaňte uvnitř a zaparkujte na bezpečném místě daleko od stromů a elektrického vedení.
- Dávejte pozor na nebezpečné letící předměty - větve, plechy a další neukotvené věci.
- Pokud by vítr zesílil, ohrožoval vás pádem a neměli jste šanci rychle najít bezpečný úkryt, je lepší si lehnout na zem a skrýt si hlavu rukama, ochránit si obličej, hlavně oči a dýchací cestu před prachem a úlomky.
- V případě varování před extrémně silným větrem doporučujeme sledovat meteorologická hlášení, řídit se pokyny záchranných složek a pokud je to možné, tak raději nevycházet!
Zabezpečení domu před silným větrem není jednorázový akt, ale proces. Je to souhra kvalitních materiálů, poctivé řemeslné práce, a především pravidelné údržby a kontroly. Klidný spánek v noci, kdy venku zuří živly, je k nezaplacení. A ten začíná pohledem na střechu - ne až když je pozdě, ale preventivně. Investice do pevné střechy a odolných materiálů není výdaj, je to ta nejlepší pojistka, kterou si můžete sjednat.
tags: #pri #jake #rychlosti #muze #vitr #odfouknout