Základním stavebním požadavkem, který nikdo nezpochybňuje, je požadavek na mechanickou odolnost a stabilitu staveb v průběhu celého jejich životního cyklu. V případě zděných staveb se však často mnohem více řeší tepelné mosty, úspora energie a v poslední době i akustika. Dnešní rodinné domy jsou často velmi prostorné, preference volných dispozic vede k velkým rozpětím místností s minimem vnitřních nosných zdí a požadavkům na široká okna nebo celé prosklené stěny. Navíc se ani nedodržuje zásada, že by nosné stěny měly probíhat od základu nad sebou přes všechna podlaží, často mají domy předsazená nebo naopak uskočená patra apod.
Cílem tohoto dokumentu je ukázat na možná technická řešení ke zlepšení funkce zděných konstrukcí a zvýšení jejich spolehlivosti. Základní otázkou je, jak zdivo a zděné stavby posílit. Lze toho dosáhnout vhodnou volbou zdiva, jeho promaltováním a zavázáním, ztužením a vyztužením nebo spojením se stropními konstrukcemi. Zděná konstrukce musí splňovat v první řadě platné předpisy, které jsou zahrnuty do skupiny Eurokódu 6.
Způsoby a důvody pro zvětšování tloušťky a zpevňování zdiva
Postup pro zpevnění zdiva pomůže vyhnout se problémům, které vznikají při zničení nebo deformaci cihlové zdi. Chcete-li pochopit, jak posílit zdivo, je důležité zjistit, co způsobilo jeho zničení. Samostatnou kategorií jsou chyby při zakládání zdí, které také vedou ke zničení. Zvyšování podílu plochy otvorů v cihlách bylo později vyvoláno i zvyšováním požadavků na tepelnou ochranu budov, které poprvé kulminovaly při první světové energetické krizi v 70. letech. Na vytápění a chlazení se spotřebovává velké množství tepelné energie, při jejíž výrobě dochází ke znečištění ovzduší skleníkovými plyny, které pak jsou jednou z více příčin oteplování.
Tyto nároky mohou být splněny dvěma způsoby - zateplením stávajících nevyhovujících konstrukcí a výstavbou nových konstrukcí buď zateplených ETICS nebo lépe tzv. jednovrstvých konstrukcí. Vývoj zdicích prvků se nyní ubírá nikoli extenzivním směrem (tloušťka vnějších konstrukcí se již nezvyšuje), ale směrem intenzivním, tzn. zvyšováním izolačních vlastností materiálů.
Faktory ovlivňující spolehlivost zdiva
- Štíhlost stěny: 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 označená h je vzdálenost mezi patou stěny u spodní stropní konstrukce nebo základu a hlavou stěny u horní nosné stropní konstrukce. Pokud nebude stěna dobře opřena o strop, zvýší se štíhlost o 50 až 100 %. Štíhlosti do 100 mm nejsou tak nebezpečné jako nad 200 mm, neboť tyto méně odolávají ve vzpěru, tj. vybočení stěny.
- Opření zdiva o stropní konstrukci: 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 vysoko podlažních budov je takové schéma žádoucí.
- Průběžnost zdiva: 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 spar vložené pásy zdivo rozdělují a neumožňují spojení maltou. Účinnost spojení zdiva a stropní konstrukce pak závisí pouze na tření.
- Maltování spár: 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. Maltování spar je důležité pro spojení cihel ve stěnu a roznesení zatíženou stěnou. Pokud bychom dosáhli i maltování styčných (svislých) spár, vytvoříme ze zdiva kompaktnější blok pro přenos zatížení a zejména excentrických a vodorovných účinků.
- Oslabení zdiva otvory a nikami: Oslabení zdiva otvory pro průchody, okna nebo dveře a oslabení nikami má vliv na jeho nosnost. Tato oslabení lze přímo řešit úpravou zděné konstrukce na únosnější nebo náhradou zdiva vloženými betonovými, železobetonovými nebo ocelovými sloupky.
Metody zpevnění cihelných zdí
Pro zpevnění cihelných zdí existuje několik osvědčených metod:
Čtěte také: Nastavení velikosti písma Firefox
1. Injektáž zdiva
Jednou z nejúčinnějších a nejmodernějších metod zpevnění cihlové zdi je injektáž. Všestrannost a účinnost cihlových injektáží byla ověřena a ověřena v praxi. Mimochodem, metoda se aplikuje i na stavby z jiných materiálů. Zpevňování cihel vstřikováním zahrnuje čerpání speciálních sloučenin pod tlakem do těla hroutící se konstrukce. Sloučeniny se zavádějí speciálně vyvrtanými otvory.
Postup injektáže:
- V přípravné fázi je povrch cihel důkladně očištěn od nečistot a prachu a jsou odstraněny stopy dokončovacích materiálů, pokud existují.
- Dále by měla být cihla navlhčena vodou, aby se zlepšila přilnavost injekčních sloučenin k ošetřovanému povrchu.
- Vrty o průměru 10 až 25 mm se vrtají do hloubky 80 % tloušťky zdiva.
Typy injektážních roztoků:
- Epoxidové pryskyřice: Zpevnění poškozených cihelných konstrukcí zhutněním struktury materiálu, efektivním odstraněním suchých a vlhkých trhlin a štěrbin.
- Polyuretanové pryskyřice: Při kontaktu s vodou se mnohonásobně zvětší, protože silně pění.
- Metylakrylátové gely: Jejich charakteristickou vlastností je nízká viskozita, díky které co nejrychleji pronikají i do těžko přístupných míst cihelného zdiva.
- Silikátové pryskyřice: Zpevnění zdiva injektáží umožňuje prodloužit životnost budovy na desítky let.
Při smíšeném zdivu (kámen, cihla, škvárové tvárnice) je možné injektážní krém AquaStop cream použít. V kamenném zdivu se doporučuje vrtat do spár nebo do míst, kde začíná skladba z pálených/nepálených cihel. U smíšeného zdiva je nutné se zajímat o konkrétní složení zdi a postupovat dle doporučení výrobce, případně odborníka. Vlhkost se injektáží nepřenese na jiná místa, ale její průběh je potřeba sledovat, například v souvislosti s novými omítkami.
2. Spirálové kotvy
Již poměrně dlouho se spirálové kotvy úspěšně používají k obnově a zpevnění stěn a dalších částí zděných konstrukcí. Pro zpevnění cihlových zdí se používají kotvy o průměru 6 mm, 8 mm nebo 10 mm. Spirálová kotva se instaluje do spár ve zdivu nebo kolmo na trhlinu v cihlovém základu nebo zdi. Další možností je instalace do tělesa zdiva pomocí plastové kompozice, která vytváří vynikající přilnavost k cihle. Pro lepší uchycení a přilnavost vodorovných ploch, pro zabránění většímu tření se používají upínací zední kleštiny.
Čtěte také: Optimalizace sedlové střechy
3. Ocelová táhla a kramle
Pokud dochází k pravidelnému tlaku i přes veškeré snahy o zpevnění, je na programu dne svazování zdiva ocelovými táhly. Tato táhla se mohou regulovat a upevňovat dle potřeby v různých ročních obdobích podle dané roztažnosti. Na chalupách, chatách, kamenných zdí a míšených často najdeme zpevňovaní zdiva kramlemi. Způsob je to prastarý a doporučuje se v případě, že trhlina není fatální, jedná se většinou o rychlé uchycení, kdy jdou dvě cihly mírně od sebe. I v dnešní době je možno jako rychlý zásah zdivo vysponkovat kreamlemi.
4. Hydrofobní (sanační) omítky
Hydrofobní (sanační) omítka obsahuje některé materiály a chemikálie, kterými jsou porlandský cement, hašené vápno, uhličitan vápenatý (kalcit), polymer, celulóza, stearát zinečnatý a stearát vápenatý, éter škrobu, kameny a plniva. Správný návrh vyžaduje nejen dobrý projekt, ale i kvalitní materiál a nakonec dobrou prováděcí stavební firmu, která s konkrétním materiálem umí pracovat a má také „rozumný harmonogram” postupu prací. Omítnuté jednovrstvé zdivo je obecně nejosvědčenější a jedna z nejtrvanlivějších povrchových úprav zdiva.
Moderní zdicí materiály a jejich vliv na tloušťku zdiva
V uplynulých třiceti létech 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.
Porotherm:
Moderní cihlové bloky Porotherm umožňují svými parametry stavět domy, které nabízejí příjemný život s minimem nákladů na energie. Vnější zdivo z Porothermu je proto již zbytečné dodatečně zateplovat. Rodinný dům Neptun z Porothermu 44 P+D s obyčejnou omítkou dosahuje hodnoty součinitele prostupu tepla U = 0,317 W/m2·K, což odpovídá tepelnému odporu zdiva R = 3,00 m2·K/W. Tyto hodnoty již splňují požadavky pro energeticky úsporné budovy. V případě nových budov je použití vnější izolace problematické, jelikož může dojít ke kondenzaci vlhkosti ve zdivu a vzniku plísní, pokud stavba dostatečně nevyschne před aplikací izolace.
Čtěte také: komplexní přístup k sanaci cihlového zdiva
POROTHERM Si:
Pro zájemce, kteří by rádi dosáhli vyššího tepelného odporu vnějšího zdiva, se doporučuje výstavba z cihel Porotherm Si, tzv. superizolačních. Kromě toho se vyplatí zaměřit se také na zlepšení tepelně-izolačních schopností oken, například použitím předokenních rolet do systémových překladů Porotherm RONO.
POROTHERM 25 AKU MK:
Nová cihla Porotherm 25 AKU MK, v jejímž názvu je zkratkou MK uvedeno, že je vybavena maltovou kapsou, zvyšuje zvukoizolační vlastnosti zdiva bez nutnosti rozšiřovat tloušťku stěn. Tato cihla využívá netradiční propojení zazubení s maltovou kapsou. Díky tomu se schopnost zdiva tlumit zvuky dále zvyšuje, a to při zachování stejné tloušťky stěn. Její rozměry (372×250×238 mm) v kombinaci se spojením pero a drážka a maltovou kapsou ve svislých spárách umožňují velmi rychlé a přesné zdění.
Jednovrstvé vs. vícevrstvé zdivo
Rodinný rozpočet stále více zatěžují rostoucí ceny energií. Požadavek na úsporné a kvalitní bydlení je hlavním faktorem při výběru zdicího materiálu. V současnosti se proto mnozí stavebníci snaží uspořit náklady na vytápění navyšováním izolačních vlastností stěn. V jednovrstvé konstrukci stavební materiál plní téměř všechny nejdůležitější funkce, které od konstrukce očekáváme - únosnost, požární odolnost, tepelně technickou a zvukově izolační funkci. Cihelné bloky pro jednovrstvou konstrukci představují v podstatě malé prefabrikáty, u kterých jsou hlavní vlastnosti získávány již při výrobě cihel, a tím je tedy zaručena jejich stálá kvalita. Jednovrstvému zdivu konkurují konstrukce složené z několika materiálů, kde každý materiál, resp. materiálová vrstva plní jednu hlavní funkci. Jedná se např. o sendvičové konstrukce typu železobetonová monolitická stěna, která má funkci statickou, požární, zvukověizolační, a na tuto stěnu se aplikuje zateplovací systém, který plní zejména tepelně technickou funkci konstrukce. Dalšími konkurenčními systémy jsou např. skeletové konstrukce nebo masivní dřevostavby.
Obecně nelze říct, že jedna nebo druhá varianta je špatně. Můžeme ovšem říct, která varianta je lepší, výhodnější nebo technologicky logičtější. Každá z těchto metod má své specifické výhody a nevýhody, které jsou důležité pro celkové hodnocení a výběr nejvhodnějšího řešení pro konkrétní stavbu. Vnější izolace domu má rozhodně své opodstatnění u starších budov nebo starších rodinných domů. Pokud si majitelé domu obvodový plášť zateplí, ušetří náklady za energii, zejména na vytápění.
Typy zateplení:
- Kontaktní zateplení: Nejběžněji používanou metodou je kontaktní zateplení, které je jednodušší na provedení a časově i finančně méně náročné než systém provětrávané fasády. Kontaktní zateplovací systém s izolantem z polystyrenu nebo minerálních vláken má v řadě evropských zemí více než třicetiletou tradici a úspěšně se díky němu dosahuje snížení tepelných ztrát budov.
- Provětrávané fasády: K výhodám provětrávaných fasád naopak patří skutečnost, že tato technologie umožňuje suchou montáž, takže stavba není tolik závislá na počasí a ročním období. Navíc odchod vodní páry ze stěny není prakticky nijak omezen.
- Vnitřní zateplení: Obvodové stěny lze izolovat i z vnitřní strany.
Důležitá je ale i kvalita přípravy a vlastních prací při realizaci zateplení. K častým chybám patří právě provádění zateplení - často zcela bez projektu nebo podle špatně provedeného projektu, který neřeší podrobně jednotlivé detaily zateplovacího systému. Velkou pozornost je také nutné věnovat provedení řemeslných prací - přípravě podkladu před lepením tepelného izolantu, správnému lepení desek tepelného izolantu i provedení armovací vrstvy, kotvení talířovými hmoždinkami a těsnění.
Konkrétní řešení a technologické postupy
Doporučené tloušťky zdiva
Podle toho jakých tepelněizolačních vlastností (parametrů) požaduje uživatel dosáhnout, se navrhuje tloušťka stěny. 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). Pro obvodovou stěnu z pálených cihel děrovaných s pevností P8 (P10) nebo zděnou z pórobetonu se doporučuje optimální tloušťka zdiva 250 nebo 300 mm.
Zdění a vazba cihel
Vždy je třeba pamatovat na to, že zdivo se skládá z cihel a malty. Cihly se podle materiálu řadí ještě do několika skupin podle způsobu a procenta děrování. Proto je třeba při návrhu zděných stěn nebo pilířů používat „rozumné“ kombinace cihel a malt. Na výslednou (skutečnou) únosnost zdiva pak nemají vliv jen mechanické parametry těchto základních materiálů (cihel a malty), ale také jejich vzájemné uspořádání, tj. především správná převazba zdiva, a to proto, aby se stěna nebo zděný pilíř choval jako jeden nosný prvek. 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). V dnešní době se na stavební trh dodávají ze sortimentu cihel pálených nejčastěji cihly broušené s výškou h = 249 mm a u těchto je tedy vzájemná převazba min. 100 mm.
Dělení cihel:
Pokud je na stavbě nutné cihly řezat, pak se mají zásadně dělit pilou, nikoliv zednickým kladívkem či sekyrou apod. U cihel, které jsou upravovány řezem, nebo nejsou cihly těsně u sebe na sraz a na tzv. pero a drážku, je důležité svislou styčnou spáru mezi cihlami vyplnit maltou (svislé spáry do šířky 5 mm lze vyjímečně vyplnit PU pěnou v případě technologie zdění na PU pěnu). Při zdění se nemají nikdy osazovat cihly svou řezanou stranou směrem do ostění stavebního otvoru, ale řezanou stranou cihel se mají „schovat“ dovnitř stěny nebo pilíře a v místě řezu mezi cihlami se promaltuje svislá spára. Pokud by v ostění zůstala cihla osazená svou řezanou stranou do líce, pak vlivem odstranění obvodového cihelného žebírka dojde k jejímu oslabení, a to zrovna v místě, kde je zvýšené svislé namáhání (např. u ostění okna).
Nanášení malty a zdicí pěny
U cihel broušených je nutné nanášet tenkovrstvé maltové lože podle technologických předpisů výrobce - zpravidla pomocí nanášecích válců. Nanášení tenkovrstvé malty malířskými nebo jinými válečky je určitě rychlejší, ale touto technologií zpracování malty nelze zajistit její správné nanesení jednak v dostatečném množství, ale i v požadované materiálové struktuře malty, a tak nelze při tomto způsobu nanášení malty zaručit takové pevnosti zdiva, kterou deklarují výrobci.
Další řady cihel lze provádět na tenkovrstvou zdicí maltu nebo na zdicí pěnu. Ta má oproti maltě výhodu rychlejší a méně pracné výstavby, která umožní úsporu až 20 % času potřebného pro stejný úkon při použití tenkovrstvé malty. Tato metoda rovněž nevyžaduje takové nároky na zařízení staveniště. Cihly je před použitím zdicí pěny nutné očistit vodou, aby se povrch zbavil přebytečného prachu. Při zakládání rohu se doporučuje cihlu nejprve uložit na místo, urovnat pomocí vodováhy a následně naklopit a aplikovat pod ni pěnu. Dále pokračujeme dle natažené zednické šňůry. V případě nutnosti cihly můžeme řezat.
Zajištění prostorové tuhosti
Dále je třeba při návrhu zajistit prostorovou tuhost a stabilitu celého objektu. Pokud má objekt tuhou stropní konstrukci, pak postačí obvodovou stěnu ztužit po délce příčnými stěnami tloušťky alespoň 250 mm ve vzdálenosti max. 25 m. Pokud ale strop není ve své rovině tuhý, pak by ztužení příčnými stěnami mělo být po max. 12,0 m. Tuhost objektu v tomto případě pak zajišťují ztužující věnce navrhnuté jako tzv. větrové nosníky.
Konstrukční detaily
Vykonzolování zdiva:
Obecně je známo, že u cihelného zdiva je možné vykonzolovat zdivo v šířce vyložení rovné 1/6 šířky cihly. To ale neznamená, že nejde zdivo vykonzolovat více. Zde je již nutné ověřit statickým výpočtem, že je dostatečná únosnost styčné spáry zdiva v patě stěny. Nejslabší místo průřezu však zpravidla není „užší“ cihla v místě soklu, ale první „širší“ cihla. Čím větší je excentricita vykonzolované stěny, tím dochází ke zvýšení mimostředného působení svislého zatížení, které v konečném důsledku snižuje výslednou únosnost v základové spáře. Při posuzování vykonzolovaného zdiva se jedná především o smykové napětí na hraně stropní desky, případně u soklu na hraně u vyložení. Na základě výsledků laboratorních zkoušek se jako hraniční ukázal maximální přesah cihel 20 mm.
Uložení stropů na zdivo:
Firma HELUZ doporučuje v místě uložení stropů na zdivo v místě styku vložit asfaltový pás pod i nad stropní konstrukci, a to z důvodů statických, tepelněizolačních a akustických. Pro rodinné domy (jedno a dvoupodlažní) byly vzájemným průnikem oborů stanoveny u zdiva z cihel FAMILY maximální tloušťky tepelné izolace. Plněné cihly FAMILY 25 2in1 jsou optimální cihly pro řešení detailů ve zdivu šířky 500 mm, kde se zde vhodně doplňuje jak jejich pevnost, tak i nízký součinitel prostupu tepla.
Uložení překladů a průvlaků:
Obecně je třeba v místě uložení překladů nebo průvlaků apod. posoudit v kontaktní ploše zdivo na napětí v soustředěném namáhání. Pokud zdivo nevyhoví, pak je třeba v místě uložení pod překlady nebo průvlaky apod. zdivo zpevnit nebo zvětšit.
Poloha pozednice:
Ideální poloha pozednice je ze statického hlediska nejvhodnější za osou nadezdívky, blíž k vnitřnímu povrchu, neboť pak svislé zatížení od krovu bude přispívat ke stabilizaci nadezdívky. Pokud je to dispozičně možné, pak je výhodné také pozednici kotvit šikmými táhly (např. ocelovými táhly).
Tabulka: Podíl tepelných ztrát v typovém domě Neptun (Porotherm 44 P+D)
| Část domu | Podíl tepelných ztrát |
|---|---|
| Stěny | 25 % |
| Větrání | 33 % |
| Okna a dveře | 19 % |
| Podlaha | 12 % |
| Střecha | 10 % |
Data vycházejí z výpočtů společnosti Wienerberger pro typový dům Neptun.
Výstavba vícepodlažních budov
Klíčovou vlastností stavebních materiálů je u vícepodlažních budov únosnost zdiva, budovy však musí splňovat stále přísnější tepelnětechnické požadavky. Současné moderní pálené materiály však dokážou splnit obě kritéria a při správném návrhu není výstavba budov s pěti či šesti podlažími nic neřešitelného. Cihelné zdivo Porotherm má charakteristickou hodnotu pevnosti zdiva v tlaku fk od 1,6 MPa až do 9,88 MPa podle druhu cihelných bloků a druhu malty. Jedinou výjimkou je nová řada tepelněizolačního zdiva řady Porotherm T Profi, u kterého je i při pevnosti P8 díky masivním žebrům dosaženo fk = 3,5 MPa, což odpovídá běžným cihelným blokům pevnosti P14. V Německu vyrábí firma Wienerberger již cihelné bloky plněné vatou s charakteristickou hodnotou pevnosti zdiva v tlaku 5,2 MPa, z nichž lze realizovat až devítipodlažní budovy.
tags: #zvetseni #tloustky #zdiva #cihloveho #metody