Kotviace prvky na povlakovú krytinu plochých striech

Čoraz častejšie diskutovaným problémom sa stáva problém ukotvenia hydroizolačného systému na plochej streche. Potrebu jeho riešenia umocňujú nevyspytateľné výkyvy počasia.

V praxi sa možno čím ďalej, tým častejšie stretnúť s tým, že jednotlivé vrstvy na relatívne nových strechách nedržia na svojom mieste, tak ako by mali alebo vôbec. Predchádzať budúcim problémom možno návrhom vhodného riešenia už v prípravnej fáze.

Pri obnove plochej strechy treba na získanie predstavy o únosnosti podkladu, do ktorého sa budú kotviť nové vrstvy, uskutočniť základnú odtrhovú skúšku. Výpočtová hodnota na jeden kotevný prvok predstavuje v súlade s normatívnymi požiadavkami 400 N. Výťažná hodnota musí byť zvýšená o bezpečnostný dynamický faktor 2,5 až 3 to znamená, že ťahovým prístrojom by sa mala namerať hodnota minimálne 1 000 až 1 200 N. Výsledkom tejto skúšky je zápis o odtrhovej skúške s uvedením presnej špecifikácie kotiev, ktoré sú schopné preniesť zaťaženie veterným vztlakom.

Rizikový faktor veterný vztlak
V praxi sa možno stretnúť s názorom, že povlakovú krytinu ochráni proti negatívnym účinkom veterného vztlaku atika. Vytvára sa mylná predstava, že čím je atika vyššia, tým viac chráni strechu proti účinkom vetra. V dôsledku tejto mylnej predstavy vznikajú škody veľkého rozsahu, pretože realita je úplne iná. Veterný vztlak je najväčší práve v rohoch za zvýšenou atikou (obr. 1. 2).

Obr. 1	Obr. 2

V predbežnom návrhu počtu skrutiek na ukotvenie hydroizolačnej vrstvy plochej strechy sa vychádza z jednoduchého pravidla, overeného dlhoročnou praxou: 3-6-9 ks/m². Znamená to, že sa odporúča navrhnúť a použiť 3 kusy skrutiek vo vnútornej ploche strechy, kde je namáhanie najmenšie, 6 ks skrutiek v okrajových zónach a 9 ks skrutiek v rohových zónach, ktoré sú namáhané najvýraznejšie. V priemere to predstavuje asi 4 ks skrutiek na štvorcový meter. Toto pravidlo sa dá aplikovať napríklad na bytové domy alebo výrobné haly s výškou do 20 m. Ďalej treba zohľadniť aj nadmorskú výšku, v ktorej je budova situovaná. Počet skrutiek sa pri budove vysokej 20 m umiestnenej na nížine s nadmorskou výškou 250 m navrhuje inak ako pri budove situovanej v nadmorskej výške 1 250 m. Faktorom ovplyvňujúcim výpočet je aj to, či sa budova nachádza v otvorenom teréne alebo v mestskej zástavbe.

Obr. 3

Ak si to situácia vyžaduje, treba vypracovať kotevný plán, v ktorom sa presne určia zóny namáhania vetrom a navrhne sa hustota a rozloženie kotiev na danej streche (obr. 3). Pri popise kotevného plánu treba uviesť aj informáciu, že po okraji budovy sa musí uložiť pás izolačnej fólie v šírke asi 1 m, prípadnej aj viac pásov vedľa seba.

Nedodržanie potrebného počtu skrutiek na štvorcový meter má poväčšine fatálne následky s veľkými finančnými stratami. Nedostatočné kotvenie jednoducho nedokáže preniesť zaťaženie vetrom, nehovoriac o nedodržaní zásad bezpečnosti a ochrany zdravia ľudí, k poškodeniu ktorého by mohlo dôjsť v prípade odtrhnutia niektorých vrstiev strechy.

Prečo použiť mechanické kotvenie?
Použitie mechanického kotvenia má viacero výhod, medzi ktoré patrí:

• odvetranie vlhkosti z pôvodnej strešnej skladby vďaka možnosti voľne položiť povlakovú krytinu,
• nezávislosť novej povlakovej krytiny od pôvodného podkladu. Vždy sa kotví až do spodnej nosnej vrstvy,
• pokládka je možná aj za zhoršených klimatických podmienok,
• rýchla a efektívna práca na streche (nevzni­ká potreba prerušenia prác počas techno­logických prestávok, pri použití kotviacich automatov sa dosahuje vysoká efektivita práce na streche, netreba odstraňovať pôvodné vrstvy strešného plášťa),
• spoľahlivé zabezpečenie skladby strechy proti účinkom sania vetra bez dodatočného priťažovania (komplet všetky vrstvy sú uchytené do nosnej konštrukcie).

Kotevné prvky
Kotevné prvky by mali byť dostatočne odolné proti korózii, mali by mať dostatočnú dynamickú a mechanickú únosnosť, nesmú sa postupne uvoľňovať z podkladu a poškodzovať hydroizolačnú vrstvu. Výsledkom aj čiastkového zlyhania je porušenie strešného plášťa.

Hlavné zásady návrhu kotevných systémov
Pri návrhu kotevných systémov sa musia zohľadniť viaceré zásady. Musí sa realizovať stavebnotechnický prieskum rekonštruovanej strechy a ťahová skúška s následným vyhotovením zápisu a návrhu správneho kotevného prvku.

Pri výbere správneho kotevného prvku treba rozlišovať typ nosného podkladu, do ktorého sa upevňuje tepelná izolácia a povlaková krytina.

Z hľadiska typu podkladu rozlišujeme štandardné podklady ako sú betón, trapézový plech a drevo. Za problematické povrchy sa považuje hliníkový plech, škrupinové betónové panely a v neposlednom rade aj pórobetón.

Kotvenie do hliníkového plechu
Na kotvenie vrstiev na strechu z hliníkového plechu a škrupinových panelov sa odporúča použiť špeciálny nit TPR (Total Physical Response). Pri tomto spôsobe kotvenia neprenáša zaťaženie závit, ale špeciálna ružica, ktorá sa rozvinie na konci nitu (obr. 4) Týmto riešením sa zabezpečí bezpečný pre­nos síl ako statických, tak aj dynamických.

Obr. 4	Obr. 5

Kotvenie do pórobetónu
Pri kotvení do pórobetónu treba pred samotným návrhom kotviacich prvkov vždy vykonať ťahovú skúšku. Pórobetóny sú spravidla nasiaknuté vlhkosťou, zničené mrazom, preto je ťahová skúška jediným bezpečným spôsobom, ako zistiť reálny stav tejto nosnej vrstvy.

V tomto prípade sa odporúča použiť skrutky IGR (skrutky so zápustnou hlavou s úchytom tvaru štvorhranu v kombinácii s prítlačnou tanierovou podložkou) (obr. 5) alebo skrutky LBS (samozávrtné skrutky). Pri ich kombinácii s teleskopom možno pre­klenúť až 46 cm hrúbku tepelnej izolácie.

Obr. 6

Správny výber kotviaceho prvku do pórobetónu je mimoriadne dôležitý. Neodporúča sa používať natĺkačky. Pri neustálom dynamickom namáhaní na streche môže prichádzať k ich postupnému uvoľňovaniu a vytiahnutiu, následne k delaminácii alebo prerezaniu povlakovej krytiny a cez takto vytvorené otvory k zatekaniu strechy (obr. 6, 7, 8). Možno ich použiť len za podmienky, že dosahujú hodnoty navrhnuté výpočtom a vyhovujú ťahovej skúške.

K rovnakému problému dochádza aj pri použití fasádnych natĺkačiek, ktoré sú určené výhradne na zateplenie fasády.

Príklady z praxe
K celkovému technickému návrhu kotviacich prvkov by mal každý výrobca poskytovať technický a poradenský servis. Základnou podmienkou fungovania vzájomnej spolupráce je otvorená komunikácia. Bez komunikácie sa len veľmi ťažko dá zistiť, čo možno spraviť lepšie a ako reagovať pružnejšie. Situácia môže vyzerať pre zhotoviteľa na prvý pohľad beznádejne, po bližšej analýze sa však často zistí, že existujú relatívne jednoduché systémové riešenia.

Obr. 7	Obr. 8

Ako príklad možno uviesť ploché strechy spádované tepelnou izoláciou a ukotvené do betónu s excentricky umiestnenými odtokovými vpusťami. Pri spádovaní od 200 do 400 mm by sa muselo použiť asi 6 rôznych dĺžok skrutiek do betónu. To by ale neúmerne zvýšilo prácnosť samotnej realizácie a riziko použitia nesprávnej dĺžky skrutky by bolo veľmi vysoké. Pri základnej požiadavke na rýchlosť samotnej realizácie sa odporúča použiť skrutku TIA – T25 – 6,3 x 150 v kombinácii s teleskopom R45. Vďaka dvojitému závitu možno preklenúť tepelnú izoláciu až do hrúbky 100 mm bez akejkoľvek zmeny dĺžky skrutky alebo teleskopu (obr. 9). Tým sa odstraňuje možnosť nesprávnej montáže na minimum. Zverná hrúbka sa reguluje samotnou skrutkou podľa potreby. S týmto technickým riešením možno dostať strechu z pozície komplikovane kotviteľnej do pozície jednoducho kotviteľnej strechy.

Obr. 9	Obr. 10

S neustále sa zvyšujúcou hrúbkou tepelnej izolácie súvisí problém dostatočnej dĺžky skrutiek. Na trhu sa nachádzajú skrutky, ktorými možno prekotviť až 670 mm tepelnej izolácie pri kotvení do trapézového plechu a 530 mm tepelnej izolácie pri kotvení do betónu. V praxi sa vyskytuje aj ďalší problém, ktorým je obmedzenie dĺžky vrtákov do betónu o priemere 5 mm. Tu sa ako riešenie naskytá použitie predlžovacej kónickej tyče na vŕtanie a krátkych kónických vrtákov (určené na preklenutie hrúbky tepelnej izolácie do 800 mm) (obr. 10).

Odolnosť proti korózii
Nemenej podstatnou vlastnosťou kotevného prvku je jeho odolnosť proti korózii.
Ide o vlastnosť, ktorú možno len ťažko zistiť, pretože voľným okom je kvalita povrchovej úpravy nezistiteľná. Stavebník (investor) by sa mal preto pri kúpe orientovať podľa vydaných certifikátov a technických osvedčení kvality.

Obr. 11

Odolnosť kotiev sa testuje napríklad skúškou odolnosti proti korózii, ktorá sa nazýva Kesternichov test (obr. 11). Týmto testom sa simuluje zaťaženie kotviaceho prvku účinkami agresívneho prostredia. Kotevný prvok sa vystavuje cyklickej koróznej záťaži v atmosfére oxidu síry pri teplote 40 °C. Kotvy určené na strechy musia odolať minimálne 12 cyklom. Kotva s klasickým galvanickým pozinkovaním neodolá zaťaženiu ani jedného cyklu, a preto nie je určená na použitie do strešných konštrukcií, ale v interiéri. Kotvy so žiarovým zinkovaním, s antikoróznou vrstvou v hrúbke 35 až 45 mikrónov, odolajú 6 až 8 cyklom. Požadovanému počtu cyklov (12 cyklov) odolajú kotvy so špeciálnou povrchovou úpravou DuraCoat. V priestoroch papierní, bazénov a podobne, kde vnútorná vlhkosť presahuje 70 %, sa musia vždy navrhovať a použiť kotviace prvky z nehrdzavejúcej ocele. To isté platí aj pre priestory s vyššou agresivitou vnútorného prostredia charakteristické napríklad pre čističky, výrobne potravín, pivovary a podobne.

Platí teda, že na kotvenie jednotlivých vrstiev plochej strechy možno použiť iba kotvy s katalógovým označením – vhodné na kotvenie striech. Tieto kotvy musia spĺňať nielen požiadavky na antikoróznu úpravu, ale aj na odolnosť proti dynamickému namáhaniu.

Kotevné prvky musia mať minimálne takú životnosť, aká je navrhovaná životnosť strešnej konštrukcie.

Možné príčiny havárií na streche pri mechanickom kotvení
Zásadným problémom je nedostatočný počet kotiev. Montážne firmy mnohokrát z dôvodu šetrenia nedodržia minimálny počet kotiev. Treba si však uvedomiť, že len správny počet kotiev dokáže preniesť pôsobenie dynamických síl vetra.

Ďalšími príčinami havárií môže byť:

• chybná montáž (napríklad zlé predvŕtanie otvoru, nesprávne použitie skrutiek a podobne),
• nesprávna dĺžka kotiev:
• do betónu by sa mala kotva osadiť minimálne do hĺbky 20 mm (pri komplikovaných spádoch tepelnej izolácie je výhodné použiť skrutky TIA a vyhnúť sa tak nesprávnej montáži). Vždy treba dodržať presné pokyny výrobcov kotiev týkajúce sa ich spôsobu montáže, pretože niektoré kotvy nie sú vyhovujúce ani pri ich osadení do hĺbky 30 mm.
• do pórobetónu by sa mala kotva osadiť minimálne do hĺbky 60 mm,
• pri použití skrutky do trapézového plechu musí skrutka presahovať minimálne 20 mm pod trapézový plech,
• upevnenie kotiev príliš na okraji izolácie. Ide o veľký problém, ktorý sa na strechách často vyskytuje. Minimálne odsadenie podložky od kraja hydroizolačného pásu by malo byť 10 mm,
• použitie nevhodných kotiev. Správnu kotvu do konkrétneho povrchu možno vybrať na základe výsledkov ťahovej skúšky na streche,
• použitie nevhodných kotviacich prvkov, ktoré nie sú vhodné na kotvenie vrstiev na streche.

Aj malý detail môže ovplyvniť veľký celok
Kotvy, ktoré sa svojimi rozmermi v porovnaní s celou plochou strechy budovy javia ako zanedbateľné, zohrávajú veľmi dôležitú úlohu pri zabezpečení bezproblémového ukotvenia vrstiev strechy do podkladnej vrstvy.

Obr. 12	Obr. 13

Príkladom je aj použitie kotiev a kotviaceho systému pri celoslovensky známom projekte Tri veže v Bratislave (obr. 12, 13). Bolo treba realizovať bezpečné ukotvenie drevenej konštrukcie a následne hydroizolačnej vrstvy. Vzhľadom na to, že plocha strechy sa nachádza asi vo výške 80 m nad povrchom, musela byť vypracovaná dokumentácia s nepočetným množstvom detailov. Realizovalo sa uchytenie drevenej konštrukcie do trapézového plechu, uchytenie drevených hranolov medzi sebou, OSB dosky do hranolov a konečnej hydroizolačnej vrstvy do OSB dosky. Kompletné zaťaženie konštrukcie strechy bolo možné vypočítať vďaka súhrnným technickým dátam, ktoré dodávateľská firma kotviacich systémov odovzdala realizačnej firme. Aj tu sa teda ukazuje, že optimálny výsledok možno dosiahnuť korektnou komunikáciou medzi jednotlivými zúčastnenými subjektmi na výstavbe, vypracovaním bezchybného projektu návrhu kotvenia a vyrie­šením detailov v realizačnej dokumentácii.

TEXT: Štefan Moravec
FOTO: SFS intec

Autor pracuje ako špecialista pre upevňovacie systémy vo firme SFS intec, s. r. o., organizačná zložka zahraničnej osoby.

Recenzoval Stanislav Čižmárik, ktorý je riaditeľom
spoločnosti STRESTAV, s. r. o., a prvým podpredsedom Cechu strechárov Slovenska.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály