Kotvenie ETICS v súlade s novou normou

V Českej republike aj na Slovensku sa možno stretnúť s veľkým množstvom nedostatkov v projektovej dokumentácii na aplikáciu ETICS. Na Slovensku sa na aplikáciu ETICS vzťahuje požiadavka stavebného konania, pričom súčasťou dokumentácie k stavebnému konaniu musí byť statický výpočet. Všeobecný statický výpočet vychádza z vypočítaného zaťaženia a z elementárnych podmienok rovnováhy.

V Českej republike vstúpila v roku 2011 do platnosti norma ČSN 73 2902, ktorá sa týka mechanického pripevňovania ETICS a statického výpočtu. Na Slovensku vstúpil nový normatívny predpis, ktorý upravuje danú problematiku, do platnosti 1. septembra 2012 so všeobecnou účinnosťou od 1. januára 2013.

Predmet normy STN 73 2902
Norma stanovuje požiadavky na navrhovanie a používanie mechanického pripevnenia vonkajších kontaktných tepelnoizolačných systémov (ETICS), v ktorých tepelnú izoláciu tvoria dosky z penového polystyrénu (EPS) alebo z minerálnej vlny (MW), a to z hľadiska odolnosti proti pôsobiacemu zaťaženiu. V primeranom rozsahu sa smú navrhnúť aj iné druhy tepelnej izolácie.

Norma rozlišuje medzi mechanickým pripevňovacím prostriedkom a rozpernou kotvou. Mechanický pripevňovací prostriedok je konštrukčný prvok, ktorý zabezpečuje vzájomné spojenie vonkajšieho zloženého tepelnoizolačného systému (ETICS) s nosnou vrstvou podkladu. Zaťaženie z vrstvy tepelnej izolácie s vonkajším súvrstvím ETICS sa do mechanického pripevňovacieho prostriedku prenáša výhradne na mechanickom princípe. Môže to byť rozperná kotva, pripevňovacia lišta s pripevňovacím prostriedkom, držiak tepelnej izolácie s tanierom a skrutkou alebo nastreľovacím klincom alebo iný výrobok. Rozperná kotva je typ mechanického pripevňovacieho prostriedku, ktorý pozostáva z plastového kotevného puzdra s tanierom a z rozperného prvku. Spolu vytvárajú jeden nerozdeliteľný funkčný celok určený na prenos zaťaženia pôsobiaceho v osi rozpernej kotvy.

Podľa spôsobu aktivácie sa rozdeľujú na:

• rozperné kotvy so skrutkou, ktoré sa aktivujú zaskrutkovaním do kotevného puzdra;
• rozperné kotvy s tŕňom, ktoré sa aktivujú jeho zatlčením do kotevného puzdra;
• rozperné kotvy aktivované na inom mechanickom princípe.

Platnosť a účinnosť normy
STN 73 2902 vstúpila do platnosti 1. septembra 2012. Normu tak možno používať v procese návrhu mechanického pripevnenia ETICS, resp. statického výpočtu. Norma je z hľadiska realizácie ETICS účinná a záväzná od 1. januára 2013 s ohľadom na sezónnosť prác.

Predmet normy a požiadavky
Norma sa vzťahuje ma mechanické pripevnenie, ktoré zabezpečuje alebo prispieva k zabezpečeniu stability ETICS na podklade zároveň s plnením ostatných požiadaviek. Navrhuje a používa sa, ak spojenie ETICS s podkladom vykonané lepením nezabezpečí spoľahlivé prenesenie všetkých pôsobiacich zaťažení do nosnej vrstvy podkladu alebo ak sa mechanické pripevnenie vyžaduje inými dokumentmi (napr. STN 73 2901).

V prípade upevnenia ETICS na stavebnú konštrukciu sa vždy musia vziať do úvahy vlastnosti podkladu z hľadiska skladby vrstiev, ich pevnosti a trvanlivosti. Napríklad na podklade s povrchovou úpravou tvorenou náterom, nástrekom alebo omietkou sa mechanické pripevnenie určené na prenos zaťaženia navrhne vždy. Takýmto prípadom sú aj obvodové plášte na báze pórobetónu.

Najčastejšie používaným typom mechanických pripevňovacích prostriedkov na pripevnenie ETICS sú rozperné kotvy. Pri ich návrhu sa vychádza z podmienok a výsledkov skúšok ETICS podľa postupov ETAG 004 a z výsledkov skúšok rozperných kotiev podľa postupov ETAG 014. Rozperné kotvy posúdené na únosnosť v ťahu NRk podľa ETAG 014 možno navrhnúť a použiť iba na prenos účinkov zaťaženia pôsobiaceho rovnobežne s osou rozpernej kotvy.

Výpočet a schémy
Mechanické pripevnenie ETICS sa navrhuje s ohľadom na účinky pôsobiacich zaťažení. Všeobecne sa uvažujú prinajmenšom účinky vlastnej hmotnosti, zaťaženia vetrom a účinky objemových zmien. Zaťaženie vnesené do systému sa stanovuje podľa noriem týkajúcich sa zaťaženia stavebných konštrukcií (STN EN 1990, STN EN 1991-1-1, STN EN 1991-1-4, STN EN 1991-1-5).

Vo zvyčajných prípadoch skladby ETICS stačí návrh a posúdenie mechanického pripevnenia s ohľadom na účinky zaťaženia vetrom. Zvyčajným prípadom sa rozumie ETICS s charakteristickou plošnou hmotnos­ťou vonkajšieho súvrstvia maximálne 20 kg/m², ktorého tepelná izolácia prenesie vlastnú hmotnosť ETICS šmykovou únosnosťou a s podkladom je dostatočne spojená vrstvou lepiacej malty. Ak však ide o ETICS pripevňované len mechanicky, mechanické pripevnenie sa musí navrhnúť aj s ohľadom na účinky vlastnej hmotnosti.

V norme sa stanovuje minimálny počet rozperných kotiev 6 ks/m². Požiadavka vychádza z technologických podmienok správnej funkcie ETICS pri teplotnom namáhaní. ETICS môže byť v priebehu roka vystavený absolútnemu teplotnému gradientu až 100 K. V prípade aplikácie tzv. tmavých povrchových úprav môže povrchová teplota ETICS v letných mesiacoch dosiahnuť približne 70 °C. V dôsledku vysokých kladných teplôt dochádza k tzv. poduškovému efektu. Stredová oblasť tepelnoizolačnej dosky vytvorí vypuklú (konkávnu) oblasť. Pri nízkych teplotách sa naopak zdvihnú rohy dosiek a stredová časť vytvorí dutú (konvexnú) oblasť. Úlohou minimálne šiestich rozperných kotiev na 1 m² (obr. 1) je eliminovať tieto javy (obr. 2).

Obr. 1 Rozmiestnenie rozperných kotiev pri množstve 6 ks na 1 m2, z toho 4 ks v stykoch	Obr. 2 Schéma deformácií tepelnoizolačnej dosky vplyvom teplotnej rozťažnosti

Počet rozperných kotiev na jednotku plochy, potrebný na prenesenie vonkajšieho zaťaženia do nosnej vrstvy podkladu a rozmiestnenie rozperných kotiev, sa stanoví tak, aby sa zabezpečila požadovaná bezpečnosť ETICS zabudovaného do stavby. Hlavným návrhovým zaťažením pôsobiacim na ETICS je zvyčajne sanie vetra. V roku 2010 sa zrušila norma STN 73 0035 týkajúca sa zaťaženia stavebných konštrukcií. Navrhovanie stavieb a stavebných konštrukcií treba vykonávať s ohľadom na zaťaženie vetrom podľa STN EN 1991-1-4. V národnej prílohe (NA) tejto normy sa uvádzajú veterné oblasti v Slovenskej republike s fundamentálnymi hodnotami základných rýchlostí vetra 24; 26; 30 a 33 m/s (obr. 3). V STN EN 1991-1-4 sa rozlišujú okrajové (nárožia) a vnútorné časti stien budov. Jednotlivé časti stien sú vystavené rôznemu zaťaženiu vetrom.
Na zabezpečenie stability a bezpečnosti ETICS pri návrhu mechanického pripevňovania treba vychádzať z podmienky, ktorá platí medzi návrhovým zaťažením účinkami vetra Sd a návrhovou únosnosťou mechanického pripevnenia Rd.

Obr. 3 Mapa fundamentálnych hodnôt základnej rýchlosti vetra vb0 [4]

Existujú dve možnosti zlyhania mechanických príchytiek/rozperných kotiev. Prvou možnosťou je vyvlečenie rozpernej kotvy cez tepelnú izoláciu. Druhou možnosťou je vytiahnutie rozpernej kotvy z nosnej vrstvy podkladu. Do základnej podmienky stability sa dosadzuje nižšia z hodnôt R_d1 a R_d2.

Vyvlečenie rozpernej kotvy cez tepelnú izoláciu sa stanoví na základe skúšok v rámci technického osvedčovania podľa ETAG 004 ako vyvlečenie taniera rozpernej kotvy v ploche izolačnej dosky Rpanel a vyvlečenie v styku izolačných dosiek Rjoint. Tieto hodnoty sa v technickej dokumentácii ETCIS stanovujú pri najmenšej hrúbke tepelnej izolácie, zvyčajne 50 alebo 60 mm, vo výnimočných prípadoch 80 mm. Odolnosť proti vyvlečeniu rastie s hrúbkou tepelnej izolácie. Súčiniteľ na určenie charakteristickej hodnoty odolnosti proti vyvlečeniu kk sa uvažuje rovný 0,8. Vo vzťahu sa nachádza aj súčiniteľ spoľahlivosti pripevnenia λMb, a to pri spolupôsobení rozpernej kotvy na mieste kontaktu s doskami tepelnej izolácie. Stanovuje sa podľa materiálu tepelnej izolácie.

Na stanovenie vlastností kotevnej časti rozpernej kotvy, resp. jej pripevnenia v nosnej vrstve podkladu sa zaviedla charakteristická únosnosť NRk. Ak sa má daná rozperná kotva použiť na materiáli totožnom (z hľadiska štruktúry, objemovej hmotnosti a pevnosti) s materiálom, na ktorom sa realizovali ťahové skúšky v rámci technického osvedčovania podľa ETAG 014, potom sa môže do návrhu použiť charakteristická únosnosť uvádzaná v technickej dokumentácii rozpernej kotvy. V opačnom prípade sa musí vykonať ťahová skúška in situ. V norme sa ďalej uvádza, že ak je nosná vrstva podkladu panelového typu na báze pórobetónu, potom sa ťahové skúšky musia vykonať v blízkosti trhlín a v nimi vyvolaných oslabených oblastiach. Podrobnejšie podmienky lokalizovania skúšobných miest sa uvádzajú v norme. Súčiniteľ spoľahlivosti pri montáži rozpernej kotvy nesmie byť nižší ako 1,5. Určuje sa podľa materiálu nosnej vrstvy podkladu a podľa spôsobu aktivácie rozpernej kotvy (skrutkovacia alebo natĺkacia). Treba upozorniť, že v nosnej vrstve podkladu na báze pórobetónu sa neodporúča používať natĺkacie rozperné kotvy.

Charakteristická únosnosť rozpernej kotvy vyjadrená zo skúšky in situ NRk sa získa ako menšia z hodnôt únosnosti na medzi vytiahnutia rozpernej kotvy NRk a najväčšej charakteristickej únosnosti podľa technickej dokumentácie pre akýkoľvek materiál nosnej vrstvy podkladu NRk,ETA. Stredná hodnota sily na medzi vytiahnutia N1 rozpernej kotvy sa určí z piatich najnižších výsledkov súboru 15 meraní.

Pri návrhu je rozhodujúce stanovenie zaťaženia vetrom. S ohľadom na to, že podľa množstva rozperných kotiev sa mení pomer rozperných kotiev v ploche a v stykoch dosiek, treba najskôr stanoviť množstvo rozperných kotiev na 1 m² (kotevnú schému) a potom overiť základnú podmienku stability. Ak sa overením zistí, že podmienka nie je splnená, musí sa počet rozperných kotiev na 1 m² zvýšiť a splnenie podmienky treba opätovne overiť.

Počet rozperných kotiev sa navrhuje vždy ako celočíselný násobok na 1 m². Podľa rôzneho predpokladaného návrhového zaťaženia jednotlivých častí fasády sa pre ne samostatne navrhnú kotevné schémy a množstvá rozperných kotiev na 1 m².

Záver
STN 73 2902 je od 1. 1. 2013 záväzná pri navrhovaní a zhotovovaní mechanického pripevnenia ETICS. Norma sa vzťahuje na projektovú dokumentáciu tepelnej ochrany vonkajšími tepelnoizolačnými systémami, ktorá sa bude spracovávať po dni nadobudnutia platnosti normy. Projektová dokumentácia, ktorej spracovanie sa začne po tomto termíne, by sa mala spracovať podľa navrhovanej normy aj vtedy, keď sa prípravná dokumentácia spracovala pred termínom jej platnosti. Norma sa vzťahuje na všetky budovy, na ktorých výstavbu alebo zmenu stavby treba stavebné ohlásenie alebo stavebné povolenie.

Návrh mechanického pripevnenia je statickým výpočtom vyžadovaným ako súčasť projektovej dokumentácie na stavebné konanie o aplikácii ETICS. Treba sa preto oboznámiť s postupom a princípmi výpočtu. Tieto vrátane jednotlivých súčiniteľov vstupujúcich do výpočtu sú podrobne opísané v STN 73 2902. V norme sa uvádzajú aj rôzne schémy kotvenia ETICS pri rôznych kombináciách množstva kotiev v ploche a v stykoch dosiek tepelnej izolácie. TSÚS od Veľtrhu Coneco 2013 ponúka výpočtový nástroj na návrh mechanického kotvenia ETICS.

TEXT: Ing. Peter Briatka, PhD.
FOTO a OBRÁZKY: archív autora

Ing. Peter Briatka, PhD., je výskumným pracovníkom v TSÚS, Bratislava, so špecializáciou na technológiu zhotovenia betónových konštrukcií.

Článok bol spracovaný pri príležitosti 60. výročia pôsobenia Technického a skúšobného ústavu stavebného na stavebnom trhu.

Literatúra
1.    ČSN 73 2902: 2009: Vnější tepelně izolační kompozitní systémy (ETICS) – Navrhování a použití mechanického upevnění pro spojení s podkladem.
2.    Dvořák, J.: Zkušenosti s aplikací normy ČSN 73 2902 při navrhování mechanického připevnění. Zjednodušený postup a vliv normy na celkové počty kotevních prvků. In: Regenerace bytového fondu 2011 (zborník), Hradec Králové, 2011, s. 69 – 73.
3.    STN 73 2901: 2008 Zhotovovanie vonkajších tepelnoizolačných kontaktných systémov (ETICS).
4.    STN EN 1991-1-4/NA: 2008 Eurokód 1 Zaťaženia konštrukcií. Časť 1 – 4: Všeobecné zaťaženia.