Problémy hurdiskových stropov

Stropné systémy z keramických dutých tvaroviek vyrábané pod názvom Hurdis sú na území bývalého Československa všeobecne známe a počas desaťročí sa vo veľkej miere používali. Obľube sa tešili vďaka jednoduchej montáži, ktorá sa mohla realizovať bez použitia mechanizmov, debnenia či podperných konštrukcií. Koncom minulého a začiatkom tohto storočia výrazne narástlo množstvo ich závažných porúch a havárií.

Výroba hurdisiek v súčasnosti a nedávnej minulosti
V ostatných rokoch ovplyvnilo výstavbu hurdiskových konštrukcií ukončenie výroby ich jediným veľkým producentom – spoločnosťou FLASCH-Hurdis, a. s., v Českej republike vo februári 2007. Ešte niekoľko mesiacov sa hurdisky dopredávali zo skladových zásob a následne už na trh nepribúdali. V súčasnosti sa ich výroba obnovila opäť v Hodoníne (KM Beta, a. s.), kde sa vyrábajú s kolmým čelom. Na území Českej republiky ponúka výrobky pod názvom Hurdis aj taliansky výrobca Gruppo Sereni, s. r. l., často však možno objednať iba väčšie množstvo. Hurdisky, tak ako ich poznáme, možno nájsť na talianskom trhu pod názvom Tavelloni a na nemeckom trhu pod názvom Hurdisplatten.

V dôsledku početných havárií došlo v rokoch 2001 až 2002 ku čiastočnej zmene vo výrobe hurdiskov predovšetkým v geomet­rii priečneho prierezu – došlo k odstráneniu pozdĺžnych drážok, celkovému zosilneniu časti prierezu a ku kontrole a k zníženiu modulu pružnosti. Významné zmeny sa rea­lizovali aj v technologických postupoch. Zmenili sa aj niektoré súvisiace české technické normy.

Spoločne s ukončením výroby v roku 2007 došlo k zrušeniu webových stránok výrobcu, na ktorých sa nachádzali všetky potrebné technické podklady na správnu montáž stropnej konštrukcie. V súčasnosti možno všetky informácie nájsť na stránkach súčasného výrobcu.

Pretože v priebehu posledných dvoch desaťročí došlo k výrazným zmenám odporúčaných technologických postupov a rovnako tak aj v normatívnych predpisoch, je nutné použitie dostupných technických postupov dôkladne zvážiť a porovnať ich s poslednými vydanými predpismi a v súčasnosti platnými normami:

• ČSN 72 2642: 2003 Cihelné výrobky pro vodorovné konstrukce – Hurdisky,
• ČSN 73 1105 Navrhování a provádění hurdiskových stropů,
• www.tirelia.sweb.cz/index.htm,
• www.hodotherm.cz,
• www.winklmann.cz/hurdis.aspx,
• desiatky článkov, ktoré sú k dispozícii v rámci internetovej siete, odborných časopisov, konferencií a podobne.

 
Niektoré poznatky z havárií
V rámci množstva zmapovaných porúch (do prehľadov zapracovaných 60 prípadov) sa sledovali spoločné javy a ďalšie okolnosti. Zaznamenaných prípadov je omnoho viac, ale v niektorých prípadoch sa spätne nezisťovali potrebné sledované parametre. Získané dáta sa podrobne analyzovali. Vzhľadom na neznámy celkový počet porúch a neznáme množstvo neporušených konštrukcií sa nemohlo realizovať vzájomné porovnanie (koľko percent z realizovaných stropných konštrukcií sa porušilo a podobne).

V prípade havárií sa sledovalo 38 aspektov. Zaujímavé z nich sú uvedené v grafoch na obr. 1 až 6. Z grafu na obr. 4 je zrejmé, že k porušeniu hurdiskov bez vyplnených ložných a styčných škár dochádza najčastejšie v prvých dvoch rokoch a následne počet porúch klesá. V prípade konštrukcií s vyplnenými škárami možno sledovať odlišnú tendenciu. Vyvrátila sa tak domnienka, že k poruchám dochádza iba pri nových konštrukciách (obr. 1)

Obr. 1  Závislosť počtu porúch od veku konštrukcie

Obr. 2  Vzájomná závislosť hrúbky nadbetónovanej vrstvy a početnosti porúch

Obr. 3  Materiál prvej vrstvy na stropnej konštrukcii

Obr. 4  Závislosť počtu porúch od premaltovaných a nepremaltovaných škár a veku stropnej konštrukcie v čase vzniku poruchy

Obr. 5  Počet porúch zaznamenaných a vyhodnotených autormi príspevku

Obr. 6  Závislosť počtu porúch od ročného obdobia

Medzi zistené najvýznamnejšie príčiny porúch a havárií patria:

• vzájomné ovplyvňovanie napätostného stavu v dôsledku spojenia dvoch rôznorodých materiálov – keramiky a materiá­lu na báze betónu. Objemové zmeny obidvoch materiálov, ako zmrašťovanie betónu, vlhkostná rozťažnosť keramiky a podobne, sú v čase výrazné iné. Môže tak dôjsť až k porušeniu konštrukcie;
• nekvalitne realizovaná práca. Najčastejšie ide o ukladanie keramických prvkov bez použitia malty na styčných a ložných škárach (takzvané ukladanie nasucho), použitie poškodených prvkov alebo ich poškodenie počas montáže, nedodržanie ďalších technologických postupov a podobne;
• deformácia podpôr (absencia železobetónových vencov);
• zatekanie do hurdiskových konštrukcií a následné cyklické zamŕzanie a rozmrazovanie zatečenej vody;
• preťaženie konštrukcie spoločne s ďalšími rizikovými faktormi.

Počty porúch možno vo väčšej miere zaznamenať v chladnejších fázach roka (obr. 6), počas ktorých je už porušená konštrukcia veľmi citlivá na nerovnomerné zmeny teplôt (začiatok vykurovacej sezóny, vetranie a podobne). Zmraštenie spodnej časti porušenej hurdiskovej konštrukcie môže mať za následok urýchlenie zväčšovania trhlín a následný pád časti stropnej konštrukcie.

Prejavy poruchy
Poruchy hurdiskových stropov sa prejavujú ako trhliny, ktoré sa vyskytujú najčastejšie pozdĺž oceľových I-nosníkov v mieste uloženia pätiek (niekedy aj betónových nosníkov bez pätiek), ďalej kolmo na smer
I-nosníkov medzi jednotlivými hurdiskami (v pokročilejšej fáze poruchy). Keď sú okraje trhliny už vzájomne zvislo posunuté, ide často o záverečnú fázu poruchy pred samotnou haváriou, ktorá môže nasledovať okamžite, ale aj s odstupom niekoľkých mesiacov. V mnohých prípadoch vlastníci stavebného objektu zaznamenali zvukové prejavy súvisiace s praskaním keramických prvkov. Ide spravidla o zvuk podobný streľbe, najčastejšie počuteľný v nočných hodinách, teda v čase, keď je hladina okolitého hluku nízka a ľudia sa nachádzajú v stavebnom objekte.
 
Príklady porušených konštrukcií
Charakteristické trhliny na líci stropnej konštrukcie vidieť na obr. 7 a 8. Možno vidieť trhliny rovnobežné aj kolmé na smer uloženia oceľových I-nosníkov. Poškodený strop na obrázku 7 sa nachádza v rodinnom dome, na obrázku 8 ide o strop v objekte výmenníkovej stanice nachádzajúcej sa v Brne. Poškodenie stropnej konštrukcie sa nachádzalo už v konečnej fáze tesne pred haváriou (v inej časti objektu už k havárii prišlo).

Obr. 7  Charakteristické trhliny na líci porušenej stropnej konštrukcie – rodinný dom	Obr. 8  Charakteristické trhliny na líci porušenej stropnej konštrukcie – výmenníková stanica
Obr. 9  Porušené hurdisky s kolmým čelom, uložené na prírubu I-nosníka, príčinou poruchy bolo zmraštenie vrstvy na báze betónu na hornom povrchu hurdisky
Obr. 10  Havarovaná stropná konštrukcia – základná škola	Obr. 11  Detail havarovanej stropnej konštrukcie v rodinnom dome
Obr. 12  Detail havarovanej stropnej konštrukcie v rodinnom dome	Obr. 13  Porušenie hurdisky vplyvom zmrašte­nia vrstvy betónu v laboratórnych podmienkach

Poruchy hurdiskových stropných konštrukcií s kolmými čelami sú menej časté. To súvisí aj s menším počtom tohto spôsobu realizácie stropov. Príklad poruchy hurdiskového stropu s hurdiskami s kolmým čelom vidieť na obr. 9.

Poruchy hurdisiek nemusia spôsobiť iba zmraštenia vrstvy na báze betónu len na hornom povrchu, ale aj vrstva kvalitnej omietky s vysokým obsahom cementu na spodnom pohľadovom povrchu dosiek (obr. 10). Typické príklady porušenia hurdiskových stropov s hurdiskami uloženými na keramické pätky dokumentujú obr. 11 a 12. Vo všetkých uvedených prípadoch malo rozhodujúci vplyv na vznik poruchy zmraštenie vrstvy na báze betónu, ktorá sa nachádzala na hurdiske. Podobné poruchy sa podarilo nasimulovať aj v laboratórnych podmienkach. Na obr. 13 možno vidieť poruchu hurdisky s 25 mm hrubou vrstvou betónového poteru.

Hurdisky nielen v stropnej konštrukcii
V oblasti tehliarskych výrobkov má hurdiska špecifický tvar – pomerne veľkú dĺžku a únosnosť. Táto vlastnosť (okrem iného) ju predurčuje na použitie (často nevhodným spôsobom) nielen v stropnej konštrukcii. Možno sa stretnúť s jej uplatnením ako prekladu (obr. 14), vencovky, dokonca aj ako obvodového muriva. Neštandardné použitie hurdisiek je nutné konzultovať so stavebným odborníkom, môže totiž dochádzať k výraznému zníženiu únosnosti muriva. Napríklad pri jej použití ako nosný preklad je nutné realizovať posúdenie únosnosti a podobne.

Obr. 14  Neštandardné využitie hurdisiek ako výplňového a nosného prvku murovanej konštrukcie

Postup sanácie
Realizácia prieskumu sa sústredí na prejavy porúch a zisťovanie prítomnosti rizikových faktorov a na zistenie trhlín, ak sa v priebehu realizácie prieskumu vyskytujú. Používajú sa skôr praktické vizuálne metódy – vŕtané sondy s rozličným priemerom, endoskopické kontroly a podobne. Nepoužívajú sa časovo a finančne náročné metódy prieskumu, pretože z finančného hľadiska je výhodnejšie realizovať priamo samotnú sanáciu.V rámci prieskumu sa zisťujú základné informácie, predovšetkým prítomnosť rizikových faktorov, následne prítomnosť charakteristických znakov poškodenia – praskanie, charakteristické trhliny a podobne, vytipujú sa kritické miesta (pravdepodobné miesta s poruchou). Niektorou z vizuálnych metód sa overí prítomnosť trhliny v hurdiske, ak sa jej výskyt potvrdí, je nutné vykonať okamžitú opravu a ak nie, zisťuje sa, či sú prítomné rizikové faktory, alebo nie. Ak nie sú prítomné iné rizikové faktory, pravdepodobnosť vzniku poruchy je veľmi nízka. Ak sú prítomné, je nutné stropnú konštrukciu sanovať alebo často a dôkladne vykonávať ďalšiu kontrolu stavu konštrukcie.

Návrh sanácie vždy závisí od konkrétnych podmienok danej konštrukcie. Nedá sa uviesť všeobecný príklad. Niektoré z navrhovaných možností vidieť na obr. 15 a 16.

Obr. 15  Jedna z možností sanácie porušenej konštrukcie na báze dreva a) návrh, b) realizácia

Obr. 16  Jedna z množstva možností sanácie porušenej konštrukcie na báze ocele (návrh)

Záver
Poruchy a havárie hurdiskových stropných konštrukcií sa vyskytujú aj v súčasnosti, v priebehu rokov 2009 až 2011 samotní autori článku riešili tri prípady porúch a spracovali dva posudky stropov, ktoré boli bez poruchy. Vzhľadom na dlhodobý charakter vzniku a rozvoja trhlín, veľké množstvo (milióny štvorcových metrov) zrealizovaných stropných konštrukcií a obmedzené možnosti plošného identifikovania rizikových konštrukcií sa budú poruchy vyskytovať ešte mnoho rokov. Pritom porucha stropnej konštrukcie predstavuje veľké spoločenské nebezpečenstvo – vznik vážnych zranení, k čomu doposiaľ našťastie nedošlo (pokiaľ je autorom známe).

Hurdiskové stropy, ktoré sa realizujú v súlade s platnými technologickými postupmi a normami, sú spoľahlivé a možno ich odporučiť ako vhodný variant montovanej stropnej konštrukcie.

Prezentované výsledky bolo možné získať za finančnú podporu projektu Technologickej agentúry Českej republiky TA02010382 zvýšenie spoľahlivosti vysokých tenkostenných betónových a murovaných konštrukcií pri klimatických zariadeniach.

TEXT: Ing. Petr Šimůnek, PhD.,prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., Ing. Ivana Laníková, PhD.
OBRÁZOK a FOTO: archív autorov

Ing. Petr Šimůnek, PhD., pôsobí na Stavebnej fakulte VUT v Brne.

Prof. RNDr. Ing. Petr Štěpánek, CSc., pôsobí na Stavebnej fakulte VUT v Brne a je konateľom spoločnosti
BESTEX, spol. s r. o.

Ing. Ivana Laníková, PhD., pôsobí na Stavebnej fakulte VUT v Brne.
 
Literatúra
1.    Štěpánek, P. – Šimúnek, P.: Stropní konstrukce z hurdisek. In: Stavitel, 2005, roč. XIII., č. 7, s. 36 – 38, ISSN 1210-4825.
2.    Šimúnek, P. – Štěpánek, P.: Poruchy hurdisek při experimentu a v praxi. In: Zborník z Česko-Slovenskej konferencie EXPERIMENT 07. Brno: Akademické nakladatelství CERM, 2007, s. 449 – 454, ISBN 978-80-7204-543-3.
3.    Tichý, M.: Navrhování a provádění hurdiskových stro­pů. In: Stavitel. 2002, roč. X, č. 9, s. 44, ISSN 1210-4825.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.