Sanácia hlinených stavebných konštrukcií

Budovy postavené do začiatku 20. storočia sa realizovali prevažne z prírodných materiálov, ako sú kameň, drevo, hlina, prípadne pálená tehla (tá sa však rozšírila až na prelome 19. a 20. storočia). Neskôr sa prírodný materiál začal zo stavieb postupne vytrácať, čo sa prejavilo na narastajúcom množstve zdravotných problémov ich užívateľov.

Poznáte výhody Klubu ASB? Stačí bezplatná registrácia a získate sektorové analýzy slovenského stavebníctva s rebríčkami firiem ⟶

Vďaka priaznivému vplyvu hliny, a teda aj stavieb postavených z hliny na zdravie človeka sa zachované objekty stávajú čoraz častejšie predmetom rekonštrukcií a sanácií. Pri výbere vhodnej sanačnej metódy hlinených stavieb a spôsobe jej rea­lizácie zvyčajne prevláda snaha primárne využiť všetky rezervy existujúcej konštrukcie, napríklad jej predimenzovanie alebo možnosť znížiť jej vlastnú tiaž (odstránenie hrubej vrstvy násypov na strope, výmena ťažkej krytiny za ľahkú). Ďalšou metódou je zosilnenie konštrukcií.

Na sanáciu základových konštrukcií, stien a pilierov bol v minulosti vypracovaný celý rad sanačných techník. Nie všetky techniky sú však pre stavby z nepálenej hliny vhodné. Hlinené stavby sú prevažne stavby jedno- alebo dvojpodlažné, preto nie je vhodné voliť drahé alebo technicky náročné sanačné technológie.

Sanácia základov
Základy hlinených stavieb sú takmer výhradne kamenné, murované na hlinenú maltu. Úlohou ich sanácie je zvyčajne:

• obnoviť základ vykazujúci poruchy jeho opravou alebo výmenou;
• v prípade nedostatočnej hĺbky základovej škáry prehĺbiť základovú škáru podmurovaním, podbetónovaním, výnimočne podoprením mikropilótami;
• znížiť napätie v základovej škáre rozšírením základov alebo odľahčením konštrukcie hornej stavby;
• zvýšiť únosnosť základovej škáry injektážou zeminy.

Sanácia základu vykazujúceho poruchy
Poruchy môžu byť spôsobené vymývaním hlinenej malty vplyvom prúdiacej podzemnej vody, zle realizovaným murovaním alebo ich preťažením. Postup opravy je podobný ako pri prehĺbení základovej škáry. Kamene z priestoru základu sa v krátkych úsekoch vyberajú a nanovo zabudovávajú. Ak nejde o historicky cennú stavbu, odporúča sa realizovať nové základy z betónu prekladaného kameňom. Do betónu možno vkladať očistené kamene z pôvodného základu. Zvyčajne sa tento postup spája s nevyhnutnosťou prehĺbiť alebo rozšíriť základovú škáru.

Každá úprava základu sa vo väčšine prípadov spája s vkladaním dodatočnej hydroizolácie proti zemnej vlhkosti. Hydroizolácia akéhokoľvek druhu sa musí umiestniť pod hlineným stavivom. Nad hydroizoláciou sa odporúča realizovať podmurovku z plných pálených tehál.

Prehĺbenie základovej škáry
Prehĺbenie základovej škáry sa realizuje v prípade rozširovania existujúcich základov, pri ich nedostatočnej hĺbke, výmene alebo v prípade, že treba základovú konštrukciu doplniť. S podbetónovaním a podmurovaním sa súčasne realizuje dodatočné vloženie hydorizolácie proti zemnej vlhkosti. Podbetónovanie sa realizuje v úsekoch dlhých asi 1 m. Úseky susediace s podbetónovaným úsekom musia byť vždy v dvojnásobnej dĺžke, ako je dĺžka podbetonávky, a podopreté pôvodnou zeminou alebo už novou funkčnou základovou konštrukciou. Ide o manuálnu technológiu, ktorou sa pri dodržaní správneho postupu dosahuje vždy želaný výsledok. Na zhotovenie podmurovky sa odporúča použiť kameň, betónové tvárnice alebo prostý betón prekladaný kameňmi. Hlinené murivo treba vždy nad podbetónovaným úsekom zabezpečiť. Jeho ťahové pevnosti sú zanedbateľné, a preto by mohla vypadnúť časť muriva. V praxi sa osvedčilo napríklad použitie dvoch uholníkov, ktoré sa vkladajú oproti sebe do škáry hlineného muriva a upevňujú sa vzájomným zoskrutkovaním. Po vytvrdnutí základu sa uholníky odstránia a použijú na vyhotovenie ďalšieho úseku (obr. 1).

Dodatočné podoprenie základov možno realizovať aj pomocou mikropilót. Ich ukotvenie do plytkých kamenných základov murovaných na hlinenú maltu však nie je možné bez ďalšej úpravy, napríklad obojstranného železobetónového opláštenia existujúcich základov spojeného v pravidelných vzdialenostiach naprieč kamenným základom alebo jeho výmenou za nový z betónu. Tento spôsob zosilňovania sa však z dôvodu markantného navýšenia ceny realizuje len výnimočne.

Rozšírenie základov
Rozšírením základov sa zväčšuje veľkosť kontaktnej škáry medzi základom a podložím, čím sa znižuje veľkosť napätia pod základom a zvyšuje bezpečnosť. Táto metóda sa uplatňuje v prípade plánovaného zvýšenia záťaže základovej škáry nadstavbou alebo zmenenou prevádzkou, alebo pri jej nedostatočnej únosnosti. Ak sa realizuje prehĺbenie základov, možno ich spodnú časť rozšíriť na základe statického výpočtu.

Pri metóde prehĺbenia základu so zachovaním pôvodnej základovej konštrukcie (obr. 2) sa znižuje napätie v základovej škáre. V prípade hlinených stavieb je dôležité, aby sa spodná hrana hlineného muriva nachádzala aspoň 0,5 m nad oceľovými profilmi, inak hrozí jeho porušenie sústredeným zaťažením. Na zabezpečenie správneho spolupôsobenia rozšírených základov treba bočné steny existujúceho základu očistiť od hliny a vyškrabať povrchové škáry. Vďaka tomu sa dosiahne zatečenie betónu do všetkých nerovností povrchu a požadované zvýšenie súdržnosti starej a novej časti. Pribetónovanie rozširujúcich pásov po obvode základu s vložením priečnych prahov na roznos zaťaženia tak predstavuje vhodný spôsob sanácie, ak sa existujúca základová škára nachádza v dostatočnej hĺbke.

Ďalším možným spôsobom prehĺbenia a rozšírenia základovej škáry je injektáž podzákladia. Táto metóda sa používa na sanáciu hlinených stavieb v minimálnom množstve. Ide o metódu vhodnú predovšetkým pre pamiatkovo chránené stavby, pri ktorých je zámer zachovať pôvodné nedostatočné riešenie. Vo väčšine prípadov sa uplatňuje pri veľkých stavbách. Ide o finančne náročnú metódu.

Odľahčená konštrukcia vrchnej stavby
Na zníženie napätia v základovej škáre možno použiť veľmi účinný spôsob odľahčenia. Stavbu možno odľahčiť buď plošne, a to znížením hmotnosti stropov alebo strechy, alebo časť existujúceho zaťaženia preniesť do novobudovanej základovej konštrukcie.

Na odľahčenie základovej konštrukcie sa používa skôr druhá metóda. Odľahčenie sa dosiahne vložením podpier do exponovaných miest, ktorými sa prenáša časť zaťaženia do novobudovaných základov (obr. 3). Toto riešenie sa často uplatňuje aj v prípadoch, keď základová konštrukcia síce vyhovuje, ale v niektorých miestach nastáva kumulácia zaťaženia a následne jej preťaženie. Dodatočné podpery možno vkladať do konštrukcie steny, takže sa nenarúša vnútorný priestor. Zvyčajne sa používajú podpery z ocele alebo dreva. Oceľové majú dlhšiu životnosť, drevené sa uplatňujú skôr v pamiatkovo chránených stavbách.

Sanácia hlinených stien a pilierov
Hlinené konštrukcie murované a ubíjané vyžadujú rozličné druhy sanačných opatrení v závislosti od ich kvality, stupňa poruchy a od budúceho zaťaženia. Sanačné techniky, ktoré možno použiť, majú obmedzený rozsah. Napríklad nie je vhodné opláštenie železobetónovou objímkou, pretože toto riešenie neumožňuje prestup vodnej pary hlineným murivom.

Opravy a zosilňovanie muriva sa realizujú vždy na základe statického prieskumu. Na základe výsledkov prieskumu sa pri jednotlivých konštrukčných častiach určí ďalší postup – ponechanie v pôvodnom stave, oprava, zosilnenie alebo vybúranie.

Oprava konštrukčnej časti
Opravou murovaného prvku sa má zabezpečiť jeho ďalšia funkčnosť. Opravy možno realizovať doplnením chýbajúcich častí, výmenou chybných častí za nové (napríklad výmena chybných tehál poškodených zatekaním vody do konštrukcie) a ochranou proti vonkajším vplyvom prostredia (obnova omietky, strešného žľabu a podobne).

Murivo sa dopĺňa v prípade narušenej alebo chýbajúcej časti muriva, pričom ostatná časť prvku je v relatívne dobrom stave. Najčastejšie sa takéto poruchy vyskytujú na obvodovom murive, ktoré nie je chránené proti lokálnemu prenikaniu vody (nevyhovujúce odkvapy, únik vody z chybného potrubia, mechanické poškodenie a podobne). Rovnako sa táto metóda uplatňuje pri zamurovávaní, napríklad pri zmene okenných alebo dverných otvorov. Premurovať treba aj miesta lokálne poškodené napríklad v dôsledku rozpadu tehál v stene. Podmienkou zabezpečenia spoľahlivosti opravovaného prvku je použitie materiálu s  pevnosťou vyššou, ako je jeho pevnosť, a riadne spojenie domurovky s existujúcou konštrukciou. Treba počítať s dotvarovaním nového vkladaného prvku v murive. Preto sa odporúča pôvodné otvory ponechať a zbytočne ich nepremiestňovať.

K metóde dopĺňania muriva patrí aj dopĺňanie malty v škárach tvoriacich lícovú vrstvu stien. Hĺbkovým škárovaním (obr. 4) sa zvyšuje pevnosť a celistvosť muriva nahradením okrajových alebo vypadnutých vrstiev pôvodnej malty novou. Čiastočne sa tým obnoví únosnosť muriva, zabráni sa prenikaniu vody pochádzajúcej z dažďa, prípadne topiaceho sa snehu do jadra muriva a predĺži sa jeho životnosť. Pred začatím samotného škárovania treba mechanicky odstrániť zvyšky malty. Po rozmiešaní vo vode ich možno opätovne použiť. Pri hĺbkovom škárovaní sa vymení, prípadne doplní zvetraná malta v ložných a styčných škárach do hĺbky asi 40 mm. Hĺbkové škárovanie sa odporúča použiť na povrchovo narušené murivo. Odporúča sa použiť maltu s pevnosťou vyššou, ako je pevnosť pôvodnej malty vo vnútornej časti prierezu existujúceho prvku.
Ochrana proti vonkajším vplyvom zahŕňa realizáciu vnútorných aj vonkajších omietok, prípadne zateplenie a realizáciu obkladov. V prípade zateplenia treba zabezpečiť, aby sa tepelnoizolačným systémom neuzavrela prievzdušnosť hlineného muriva. To možno dosiahnuť použitím odvetrávanej fasády. Stenu možno chrániť aj napríklad zväčšením previsu strechy alebo vytvorením verandy z vonkajšej strany obvodovej steny.

Zabezpečenie tuhosti
Konštrukčný prvok alebo celá nosná konštrukcia sa najčastejšie stabilizuje proti vychýleniu zopnutím, podoprením, prípadne iným typom kotvenia. Účelom zopnutia je zabezpečiť opravovanú časť konštrukcie v požadovanej polohe, a tým umožniť jej ďalšie využívanie. Nestabilitu hlinených domov často zhoršuje stav, pri ktorom nie sú steny navzájom zviazané, iba k sebe voľne priliehajú a rovnako aj nevhodný spôsob rekonštrukcie, pri ktorej sa z dôvodu zväčšenia priestorov odstránili všetky vnútorné steny.

Hlinené stavby s drevenými trámovými stropmi patria medzi budovy s poddajnými stropnými konštrukciami, ktoré nie sú schopné prenášať vodorovné zaťaženie. Ani kvalitne realizovaným uložením trámov na murivo (obr. 5) sa nezabezpečí pevný styk steny a stropu. V prípade hlinených stavieb možno často nájsť aj len prosté uloženie trámu do hlineného muriva bez podkladového muriva a klieštin.

Aby sa zabezpečila spoľahlivosť hlinených stavieb, treba realizovať ich stuženie, ktorým sa dosiahne prenos vodorovného zaťaženia do zvislých stien. Stuženie objektu možno zabezpečiť ich zopnutím a zvýšením tuhosti stropných konštrukcií. Vkladanie ďalších stien na zvýšenie tuhosti zvyčajne nemožno uplatniť pri rodinných domoch, v ktorých sú miestnosti relatívne malé.

Zvýšenie tuhosti stropných konštrukcií
Pred samotným zopnutím je nevyhnutné zabezpečiť zvýšenie tuhosti stropných konštrukcií. Najvýhodnejšia je kombinácia niektorých z týchto možností:

• vytvorenie tuhej stropnej dosky. Na záklop sa diagonálne uloží ďalšia vrstva drevených dosiek, čím sa vytvorí tuhá stropná doska. Dosky sa na záklop a na nosné trámy plošne priskrutkujú a po obvode prikotvia masívnym olištovaním do stien (obr. 6). Namiesto drevených dosiek možno na záklop ukladať dosky OSB s hrúbkou minimálne 30 mm;
• prikotvenie drevených trámov na tuhú stropnú dosku a cez stenu na obvodové steny;
• výmena poškodeného dreveného stropu za nový, uložený na novovybudovaný železobetónový veniec. Železobetónový veniec je vhodným doplnkom hlinených stavieb. Zväčša sa realizuje s takou šírkou, aby ho bolo možné z obidvoch lícových strán steny zakryť hlineným materiálom a z vonkajšej strany obvodového muriva ešte navyše aj tepelne izolovať.

Obr. 6 Provizórna kotva na zabezpečenie polohy steny	Obr. 7  Kotviaca oblasť v hlinenej stene

Spínanie
Spínanie sa realizuje v horizontálnej úrovni stropov. Možno použiť niekoľko spôsobov. Klasický spôsob pomocou guľatiny zakotvenej do oceľových dosiek je vhodný pre stavby s neporušenými stenami. Keďže možnosť zatlačenia oceľových dosiek do relatívne mäkkého hlineného muriva je obmedzená, odporúča sa na dosiahnutie roznosu zaťaženia na väčšiu plochu muriva umiestniť pod dosku odrezok fošne z dubového dreva (obr. 7). Pri stenách s väčším poškodením sa odporúča ich umiestnenie po obvode. Príliš razantné riešenie predstavuje pre hlinené murivo použitie predpínacej techniky. Vhodnejšie je spevniť strop v jeho rovine celoplošným prikotvením fošien alebo dosiek na drevenú bázu (napríklad na dosku OSB) a k stropnej konštrukcii kotviť stenu po obvode sériou drobných kotiev (obr. 6). Nimi sa zabezpečí spoľahlivý prenos zaťaženia do kolmých stien.

Množstvo vkladaných oceľových prvkov by sa malo vzhľadom na prírodný materiálový základ hlinených stavieb obmedziť na minimum. Zopnutím objektu sa zabezpečí pohyb stien len v horizontálnom smere. Ak sa základová konštrukcia objektu nachádza v zámrznej hĺbke, nezabezpečí sa prenos síl vo zvislom smere.

Zopnutie budov sa odporúča realizovať preventívne pri všetkých rekonštrukciách, pretože staré hlinené stavby nemajú zvyčajne nijaké horizontálne stuženie. Pri voľbe spôsobu zopnutia sa vychádza nielen zo stavu budovy, technologických možností dodávateľa a ceny, ale aj z reálneho odhadu možnosti pravidelných kontrol napätia profilov klasickým spôsobom.

So zvýšením tuhosti objektu treba zároveň odstrániť akékoľvek horizontálne zaťaženie vnášané do budovy. Ako príklad možno uviesť vnášanie horizontálnych síl do konštrukcie zakotvením stĺpa hlavného elektrického vedenia vedúceho z údolia do štítu hlinenej stavby nachádzajúcej sa na svahu vrchu Veľkého Lopeníka (obr. 8). Horizontálne sily postupne narušili celú štítovú stenu tak, že sa na prízemí oddelila od stropnej konštrukcie a vznikla škára s hrúbkou asi 150 mm, ktorú majiteľ celé roky zapĺňal maltou a drobnými úlomkami tehál. Po odstránení stĺpa elektrického vedenia zo štítu stačilo na odstránenie poruchy prikotvenie štítovej steny k stropnej konštrukcii.

Najčastejšou príčinou vnášania horizontálnych síl do hlinených stavieb je však nevhodne navrhnutý a realizovaný krov. Klasické trhliny v stenách možno opraviť až po odstránení príčiny horizontálneho zaťaženia. Pôvodné strechy hlinených stavieb boli hambálkové. Hambálok sa nachádzal na úrovni stropu a prenášal vodorovné zaťaženie z každého páru krokiev. Do zvislých stien sa tak prenášalo iba vertikálne zaťaženie. Až po zväčšení rozpätia krovu, ktoré si vyžadovalo vloženie strednej väznice, sa časť vodorovného zaťaženia vnášala do pomúrnice zakotvenej do hlavy stien bez horizontálneho stuženia. Sanácia sa v takýchto prípadoch môže realizovať po odstránení vertikálneho zaťaženia, a to napríklad zopnutím budovy a následným vyplnením trhlín.

Dodatočné previazanie rohov stien
Previazanie rohov stien možno dodatočne realizovať navŕtanými tŕňmi do muriva, ktoré sa osadia pod uhlom 15° a zainjektujú. Namiesto oceľových tŕňov možno použiť dubové tyče z vetvičiek s ošúpanou kôrou. Kolmé vnútorné steny sa previažu s obvodovými a zošijú sa rohy. Obvodové steny sa následne prikotvia k stropnej konštrukcii (obr. 9).

Zosilňovanie muriva
Na sanáciu zvislých hlinených konštrukcií možno použiť celý rad sanačných techník používaných spravidla pri murive z pálených tehál. Prírodné materiály treba opravovať prírodnými materiálmi, ktoré majú rovnaké vlastnosti a správanie pri ich zaťažení po zabudovaní do konštrukcie. Oceľová konštrukcia, ktorú treba chrániť proti korózii, sa vkladá do muriva len v najnutnejších prípadoch.

Zabezpečenie spoľahlivosti muriva možno dosiahnuť:

• nepriamo znížením jeho zaťaženia, napríklad znížením budovy o jedno alebo viac podlaží, odstránením prebytočných podlahových vrstiev, znížením prevádzkového zaťaženia alebo vložením dodatočných podpier, ktorými sa časť zaťaženia prenesie do základovej pôdy (veľmi vhodný spôsob pri zmene využitia objektu);
• priamo niektorou zo zosilňovacích metód. Zvýšením pevnosti pôvodného muriva (injektáž), pri ktorom však možno overiť účinnosť len veľmi zložito alebo zväčšením prierezu konštrukčného prvku pridaným materiálom (primurovanie).

Požadovanú únosnosť muriva možno zvýšiť na požadovanú hodnotu zosilnením. So zvýšením únosnosti sa spája zvýšenie trvanlivosti a zároveň aj predĺženie životnosti. Návrh rozličných spôsobov zosilnenia závisí od kvality realizácie, dodržania technologických postupov a od aktivácie zosilnenia. Ak sa nedodržia niektoré predpoklady výpočtu, môžu nastať podstatné zmeny v únosnosti zosilňovaného prvku.

Preklady nad otvormi
Preklady nad otvormi sa realizujú zvyčajne z dreva (obr. 10), menej často sa realizujú klenby z hlinených tehál (obr. 11). V minulosti sa používali dubové laty alebo fošne, výnimkou neboli ani trámiky zo smrekového dreva. Drevené prvky vkladané do stien sa zvyčajne preventívne proti hnilobe konzervovali, a to namáčaním do vápna, opaľovaním povrchu a podobne. Na hornú hranu muriva sa pod úrovňou stropu umiestňovala fošňa alebo trámik, ktorými sa roznášalo bodové zaťaženie zo stropných trámov na väčšiu plochu a zároveň slúžili ako drevený pomúrnicový veniec. Na hornú hranu podkrovnej nadmurovky sa ukladali pomúrnice, do ktorých sa kotvili prvky krovu. V prípade stien s väčšou voľnou výškou sa do muriva vkladali drevené trámy, a to v polovici výšky steny, nad úrovňou nadokenných a naddverných prekladov, ktorými sa mala stena stužiť. Toto riešenie možno nájsť predovšetkým pri stodolách, ktorým pri väčšej výške stien chýbajú stužujúce stropné dosky.

Obr. 10  Preklad z dubovej fošne	Obr. 11  Klenba z váľkov (nepálených tehál)

Drevené preklady sú zvyčajne poškodené hnilobou, preto ich treba vymeniť za nové. Dôležitá je dostatočná úložná dĺžka, ktorá má byť v porovnaní s úložnou dĺžkou na murive z pálených tehál aspoň dvojnásobná. Sanácia klenby nad otvorom sa realizuje iba opravou, ak je pevnosť muriva klenby nedostatočná, možno použiť pálené tehly.

Zateplenie hlinených stavieb
Zateplenie sa realizuje klasickým spôsobom. Odporúča sa použitie kontaktného tepelnoizolačného systému alebo prevetrávanej fasády so vzduchovou medzerou. Je nevyhnutné, aby sa použila tepelná izolácia na báze prírodných materiálov alebo minerálnych vlákien. V prípade hlinených stavieb nie je vhodné použiť na zateplenie polystyrén, pretože je nepriedušný a zabraňuje prestupu vodnej pary smerom k vonkajšiemu povrchu konštrukcie. Difúzny odpor jednotlivých materiálov v súvrství má klesať smerom od vnútorného k vonkajšiemu povrchu steny.

Záver
V súčasnosti sa čoraz častejšie skloňuje slovné spojenie udržateľná výstavba. Hlinené stavby predstavujú z pohľadu trvalej udržateľnosti a vytvárania prostredia neškodného pre zdravie ľudí vhodné riešenie. Preto v ostatnom období získavajú na význame a stávajú sa predmetom rekonštrukcií. Len správne vykonaná rekonštrukcia však dáva predpoklad na jej ďalšie užívanie.

TEXT: doc. Ing. Ivana Žabičková, CSc.
OBRÁZKY a FOTO: autorka

Doc. Ing. Ivana Žabičková, CSc., pôsobí v Ústave staviteľstva Fakulty architektúry, Vysokého učenia technického v Brne.

Literatúra
1.    Žabičková, I.: Hliněné stavby. Brno: ERA, 2002.
2.    Žabičková, I.: Rekonstrukce zděných konstrukcí. Referát k odbornej kandidátskej skúške. Brno: Vysoké učení technické v Brně, 1990.
3.    Žabičková, I.: Sanace staveb – učební text.
4.    ČSN ISO 13822 Zásady navrhování konstrukcí – Hodnocení existujících konstrukcí, 2005.
5.    www.hlina.info: Poznej hlínu. Mezinárodní kurzy hliněných omítek hodnocené evropským kreditním systémem ECVET.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály.