Trhliny v škárach medzi panelmi? Vhodným sanačným riešením je kontaktné zateplenie

Poruchy vyskytujúce sa na obvodových plášťoch panelových domov vznikajú veľmi často objemovými zmenami oslnených stien a nesprávne vyhotovených stykových detailov medzi panelmi. Niekedy na ich odstránenie nestačí ani opakovaná oprava porušených stykov.

Existujúci výškový bytový dom v jednopodlažnom pražskom obvode má obdĺžnikový pôdorys s plochou necelých 800 m². Pozdĺžne strany sú orientované na západ a východ, štítové steny na sever a juh. Panelový dom postavený v konštrukčnej sústave Larsen-Nilsen je nepodpivničená štrnásťpodlažná budova s plochou strechou. Na jeho pozdĺžnej západnej a východnej fasáde sú situované lodžie. Štítové steny sú rovné, bez lodžií a balkónov. Konštrukčná výška podlaží je 2,8 m. Vnútorné nosné steny zo železobetónových panelov majú hrúbku 150 mm.

Nosný konštrukčný systém pozostáva z priečnych a pozdĺžnych stien prepojených stropnou doskou, pri ktorej sa predpokladá, že je nekonečne tuhá vo vlastnej rovine. Priečny nosný systém je vyhotovený v moduloch 3,6 a 2,7 m a v strednom komunikačnom trakte v module 4,5 m.

Steny aj stropné dosky sú zostavené z betónových prefabrikátov. Zmonolitnenie prefabrikátových konštrukcií sa dosiahlo stykovou maltou, osadením zálievkovej výstuže a prepojením ôk vyčnievajúcich z prefabrikátov. Stropné panely majú hrúbku 160 mm, vonkajšie panely v štítovej stene 290 mm, v pozdĺžnej stene 240 mm.

Vnútorné montované dvojramenné schodisko má šírku ramien 1 250 mm, dva výťahy sú situované v strednej výťahovej šachte vedľa schodiska. Obvodové panely v pozdĺžnej stene sú zavesené. Stenové dielce okrem soklovej časti sú hladké, nad terénom majú zrnitú štruktúru (obr. 1). Priečkové nenosné betónové dielce majú hrúbku 65 mm. Atika pozostáva z betónových panelov s hrúbkou 100 mm.

Nosné štítové panely sú riešené podobne ako nosné vnútorné priečkové panely doplnené o obklad tepelnou izoláciou – polystyrénom s hrúbkou 80 mm chráneným vonkajšou betónovou vrstvou s hrúbkou 60 mm. Výška panelov je prispôsobená konštrukčnej výške sústavy, t. j. 2,80 m. V hlave nosnej vrstvy sú panely kotvené fixačnými a montážnymi skrutkami.

V päte majú uložené dosky, ktorými sú výškovo osadené. Fasádne panely boli navrhnuté ako celostenové dielce s osadenými drevenými zdvojenými oknami a dverami a s vonkajším oplechovaním. V súčasnosti sú okná plastové r regulačnou mikroventiláciou.

V hlave panela sú zabetónované fixačné a montážne skrutky, v päte fixačné vložky. Výstuž panelov je zo zváraných pletív doplnených zváranými sieťami s voľnými prútmi. Spojenie vnútornej a vonkajšej vrstvy je vyhotovené spojkami z nehrdzavejúcej ocele. Výstuž vonkajšej dosky je zo zváraných sietí.

Statické pôsobenie stavebnej sústavy Larsen-Nilsen

Sústava priečnych a pozdĺžnych stien spojená v každom podlaží vo vlastnej rovine nekonečne tuhou vodorovnou doskou, ktorá vznikne po vyhotovení zálievok medzi panelmi, pôsobí ako priestorová sústava a pretvára sa ako celok. Zostava stenových panelov, ktorých strednica leží v jednej rovine, tvorí vždy stenu zloženú z pilierov. Piliermi sa myslí časť steny neoslabená otvorom. Piliere a steny sú vzájomne spojené väzbami dvojakého typu:

1. šmykovými väzbami na miestach spojení stien, kde je styk tvorený zubovou rozperkou po celej výške panela (steny medzi stropmi) a previazaný nosnou konštrukciou;
2. ohybovými väzbami na miestach oslabenia stien otvormi, teda medzi piliermi jednej steny. Styk tvoria nadpražia a parapety otvorov.

Pri statickom riešení sa predpokladá pôsobenie spriahnutej priestorovej sústavy tenkostenných prútov (stien, pilierov) ako celku na všetky kombinácie zaťaženia. Vodorovné vystuženie panelovej sústavy majú zabezpečiť stropné tabule. Vystuženie panelovej sústavy vo zvislých rovinách zabezpečuje ortogonálny systém priečnych a pozdĺžnych stien.

Tuhosť a únosnosť sústavy je výrazne ovplyvnená tuhosťou a únosnosťou jednotlivých stykov v rovine stien a stykov medzi priečnymi a pozdĺžnymi stenami. Dokonalé vyplnenie stykových priestorov zálievkovým betónom spolu s horizontálnym previazaním stykov stropnými panelmi, zálievkou a vencovou výstužou je nevyhnutným predpokladom pre zabezpečenie tuhosti.

Dôkladné vyplnenie zvislého styku stykovým betónom je nevyhnutnou podmienkou pre dosiahnutie predpokladanej tuhosti a únosnosti styku, nie však podmienkou dostatočnou. Ďalšou podmienkou je previazanie stykov výstužou orientovanou v kolmom smere na rovinu styku. Aj pri dobre vyhotovenom styku možno očakávať v dôsledku objemových zmien betónu vznik vlasových trhlín po výške styku. Trhliny sa môžu prejaviť nielen na stene s iba vrstvou maliarskeho náteru, ale aj na tapetovaných, a to tak, že mnohokrát dochádza k pretrhnutiu tapety.

Na bokoch stenových panelov sa nachádza drážka s profilovaním. Po vyplnení priestoru styku stykovým betónom vznikajú betónové rozperky. Spojenie stykovaných stien výstužou sa realizovalo iba na úrovni stropov. Únosnosť zvislého styku na jedno podlažie sa skladá zo šmykovej únosnosti rozperiek a preväzujúceho venca, pričom únosnosť venca je ovplyvnená prierezom vencovej výstuže.

Porovnanie stenových panelov s požiadavkami normy

Na základe ČSN 73 0540-2 (STN 73 0540-2+Z1+Z2) sú od roku 2002 v platnosti tepelnotechnické požiadavky, z ktorých sú pre posudzovanie rozhodujúce požiadavky:

1. na šírenie tepla konštrukciou,
2. na šírenie vzduchu konštrukciou a budovou.

Šírenie tepla konštrukciami

Z hľadiska najnižšej vnútornej povrchovej teploty musia stavebné konštrukcie a výplne otvorov (t. j. okná a dvere) v priestoroch s relatívnou vlhkosťou vnútorného vzduchu φi = 60 % vykazovať na každom mieste vnútornú povrchovú teplotu θsi (°C) podľa vzťahu θsi ≥ θsi,N , kde θsi,N je požadovaná hodnota najnižšej vnútornej povrchovej teploty (°C).

Stavebné konštrukcie vykurovaných budov musia mať v priestoroch s relatívnou vlhkosťou vnútorného vzruchu φi = 60 % súčiniteľ prechodu tepla U W/(m2 . K) taký, aby spĺňal podmienku U ≤ UN

kde UN je požadovaná hodnota súčiniteľa prechodu tepla W/(m2 . K).

Požadovaná a odporúčaná hodnota UN sa stanoví pre budovy s prevažujúcou návrhovou vnútornou teplotou θim = 20 °C (t. j. budovy obytné, občianske, nevýrobné, nebytové, s prevažne dlhodobým pobytom ľudí, napr. školské, administratívne, ubytovacie, verejnoprávne, stravovacie atď.) podľa tab. 1.

Opis konštrukcie	Typ konštrukcie	Požadované hodnoty UN	Odporúčané hodnoty UN
		W/(m2 . K)	W/(m2 . K)
vonkajšia stena šikmá strecha so sklonom nad 45°	ľahká	0,30	0,20
	ťažká	0,38	0,25
okno a iná výplň z vykurovaného priestoru (vrátane rámu, ktorý má najviac 2,0 (W/m2 . K)	nová	1,80	1,20
	upravená	2,0	1,35

Tab. 1: Požadované a odporúčané hodnoty UN pre budovy s prevažnou θim = 20 °C

Šírenie vzduchu konštrukciou a budovou

Šírenie vzduchu sa vzťahuje predovšetkým:

• na prievzdušnosť:

funkčných škár výplní otvorov a ostatných škár,
ostatných škár a netesností obvodového plášťa budovy,
celkovej prievzdušnosti obvodového plášťa budovy.

• intenzitu výmeny vzduchu.

Súčiniteľ škárovej prievzdušnosti funkčných škár výplní otvorov i_LV (m³ . s. m^-1 . Pa^-0,67) musí spĺňať podmienku i_LV ≤ i_{LV,N ,} kde i_LV,N je požadovaná hodnota súčiniteľa škárovej prievzdušnosti (m³ . s. m^-1. Pa^-0,67), ktorá sa stanoví podľa tab. 2.

Celková prievzdušnosť obvodového plášťa budovy sa môže overiť pomocou celkovej intenzity výmeny vzduchu n₅₀ pri tlakovom rozdiele 50 Pa (h^-1), stanovenej experimentálne podľa ČSN EN ISO 13829 (STN EN 13829, teraz platná STN EN ISO 9972). Odporúča sa splnenie podmienky n₅₀ ≤ n_{50,N ,} kde n_50,N je odporúčaná hodnota celkovej intenzity výmeny vzduchu pri tlakovom rozdiele 50 Pa, ktorá má byť pre prirodzené vetranie v budove 4,5 (h^-1).

Veľmi dôležitá je intenzita výmeny vzduchu v užívaných miestnostiach. V čase, keď sa miestnosti užívajú, sa požaduje intenzita výmeny vzduchu v miestnosti n (h^-1) taká, aby spĺňala pri zimných návrhových podmienkach n_N ≤ n ≤ 1,5 n_{N ,} kde n_N je požadovaná intenzita výmeny vzduchu v užívanej miestnosti (h^-1) prepočítaná z minimálnych množstiev potrebného čerstvého vzduchu. Pre bytové a podobné budovy by mala požadovaná intenzita výmeny vzduchu dosahovať hodnotu 0,5 h^-1.

Riešenie každého bytu musí vždy umožniť jeho dôkladné vetranie, aby sa zabezpečila optimálna kvalita vnútorného prostredia, ktoré je ovplyvňované celým radom látok (škodlivín) zo zdrojov vo vnútornom aj vonkajšom prostredí. Sám človek je zdrojom oxidu uhličitého, vodnej pary, pevných čiastočiek a mikrobiologickej kontaminácie. Jeho ďalšou činnosťou (pranie, sušenie bielizne, varenie, zalievanie kvetov atď.) vzniká ďalšia vlhkosť.

Preto sa pre obytné miestnosti z hygienického hľadiska väčšinou požaduje zabezpečiť najmenej 15 m³/h na osobu pri pokojnej aktivite a produkcii metabolického tepla do 80 W/m²,a pri aktivite s produkciou metabolického tepla nad 80 W/m² až najmenej 25 m³/h na osobu.

Funkčná škára vo výplni otvoru	Požadovaná hodnota iLV,N (m3 . s . m-1 . Pa-0,67) pre budovy s vetraním
	prirodzeným alebo kombinovaným	iba núteným alebo s klimatizáciou
vstupné dvere do budovy	0,85 . 10-4	0,50 . 10-4
Ostatné vonkajšie výplne pri celkovej výške nadzemnej časti budovy: – do 8 m vrátane – medzi 8 m a 20 m – nad 20 m vrátane	0,85 . 10-4 0,60 . 10-4 0,30 . 10-4	0,10 . 10-4

Tab. 2: Požadované hodnoty súčiniteľa škárovej prievzdušnosti iLV,N

Tepelnotechnické vlastnosti stenových panelov stavebnej sústavy Larsen-Nilsen

Existujúce stenové panely 2 vykazujú tepelnotechnické parametre uvedené v tab. 3

Opis stenových panelov	Tepelný odpor R	Súčiniteľ prechodu tepla U	Rozdiel Gk – Gv medzi skondenzovanou Gk a vyparenou vlhkosťou Gv
	(m2 . K)/W	W/(m2 . K)	kg/m2 . rok)
priečelné: železobetón 100 mm penový polystyrén 80 mm železobetón 60 mm	1,640	0,553	0,974
štítový: železobetón 150 mm penový polystyrén 80 mm železobetón 60 mm	1,671	0,544	1,011

Tab. 3 Tepelnotechnické parametre pre priečelné a štítové panely sústavy Larsen-Nilsen

Stanovisko

Ak porovnáme súčiniteľ prechodu tepla U obidvoch uvedených panelov s normatívnymi požiadavkami, nevyhovuje požadovanej ani odporúčanej hodnote, v porovnaní však s inými stavebnými sústavami, napr. T08B, T06B atď., sa omnoho viac približuje normatívnym požiadavkám ako pri starších stavebných sústavách, ktoré sa postupne zatepľujú.

Z uvedených normatívnych požiadaviek pre okná vyplýva, že nové plastové okná s izolačným dvojsklom vyhovujú nielen z hľadiska prechodu tepla, ale aj vetrania, pretože v žiadnom z bytov sa zatiaľ nevyskytli sťažnosti na plesne.

Zistené poruchy v obvodovom plášti a ich príčiny

Pri prehliadke posudzovaného obvodového plášťa sa s ohľadom na neprístupnosť škár vo vyšších podlažiach bez zdvíhacích prostriedkov kontrola jeho technické stavu obmedzila iba na časť dostupnú z terénu. Aj napriek tomu, že sa pôvodné trhliny v škárach medzi panelmi už niekoľkokrát opravovali (naposledy pred necelými dvomi rokmi), objavili sa opakovane aj po poslednej oprave, ako o tom svedčia nasledovné zistené poruchy:

• medzi hladkými panelmi

Povrchový tmel v škárach niekde poriadne nedolieha k bočným hranám (obr. 1), preto v dôsledku prístupu vody do podkladovej penovej hmoty umožňuje prenikanie zrážkovej vody (predovšetkým na západnej fasáde) do škár (obr. 2). Inde je tmel popraskaný a vytvára „krátery“ (obr. 3).

• medzi panelmi s drsným zrnitým povrchom

Na paneloch so svetlou povrchovou zrnitou úpravou možno nájsť netesné boky na mieste priliehajúcich hrán a zvrásnenie tmelu (obr. 4). Panely s modrastým zrnitým odtieňom na niektorých miestach vykazujú známky starnutia tmelu (obr. 5), na iných jeho popraskaný povrch (obr. 6). Na niektorých miestach (pri prehliadke po daždi) vlhkosť presakovala do lemujúcich bočných strán (obr. 7), dokonca v individuálnych prípadoch bola výrazne viditeľná penová štruktúra obnaženej výplne škáry (obr. 8).

Tieto poruchy sú dôvodom na zatekanie zrážkovej vody do škár, predovšetkým pri hnanom daždi a zistené trhliny by nemali byť zanedbané, ako to vyplýva z nasledujúceho rozboru. Ak šírka trhliny nepresiahne hodnotu 0,2 mm, nie je potrebné považovať ju za poruchu, ktorá ovplyvňuje pôsobenie nosnej konštrukcie.

Už pri dosiahnutí medznej šírky 0,2 mm sa odporúča správanie trhliny sledovať, čo možno dosiahnuť osadením všeobecne známych sadrových terčov. Ak však šírka trhliny presahuje túto medznú hodnotu, alebo ak sa trhliny vytvárajú v sadrových terčoch, je potrebné posúdiť konkrétny prípad v širších súvislostiach.

Najväčšiu pozornosť treba venovať stykom medzi pozdĺžnymi a priečnymi stenami. Pri väčšine panelových sústav práve tieto styky predstavujú mimoriadne citlivé miesto konštrukcie. Funkcia zvislých stykov ovplyvňuje zásadným spôsobom nielen tuhosť sústavy, ale aj distribúciu namáhania po priereze steny. Pri väčšine sekcií je pozdĺžne stuženie chúlostivejšie na prípadné nedokonalosti funkcie styku.

Poruchy sa prejavujú zvislými šmykovými alebo ťahovými trhlinami, príp. v styčných škárach dielcov. Vlasové trhliny (ťahové) s nenarušeným obrysom sa vyskytujú takmer vo všetkých škárach. Väčšie trhliny so šírkou až niekoľko milimetrov vznikajú väčšinou v tej časti stenovej konštrukcie, ktorá je spojená s vonkajšími stenami. Prejavujú sa predovšetkým na najvyšších podlažiach a v priebehu niekoľkých rokov sa šíria do nižších podlaží. Šírka trhliny sa postupne zväčšuje smerom k hornému okraju budovy.

Vlasové (ťahové) trhlinky zvislých stykov sú vyvolané zmrašťovaným stykového betónu a dielcov. V styčných škárach spájajúcich subtílne pilieriky a plné stenové panely sú trhlinky v styku (šmykové) zväčšované vplyvom rozdielnej dlhodobej deformácie priľahlých častí (dotvarovanie – dotláčanie).

Trhliny väčšinou šmykové, rozvíjajúce sa od najvyššieho podlažia, sú spôsobené predovšetkým cyklicky pôsobiacimi teplotnými a vlhkostnými objemovými zmenami vonkajších stien a vzájomnou väzbou prvkov v rámci konštrukčného systému.

Veľkosť a výskyt trhlín ovplyvňujú tvar stykových plochých dielcov, kvalita stykového betónu, spôsob a množstvo výstuže styku. Trhliny s väčšou šírkou sprevádzané narúšaním betónu sú dôkazom, že v styku sa dosiahlo namáhanie, ktoré sa blíži medznému namáhaniu. Ťahové trhliny s malým narušením obrysov svedčia o nedostatočnom priečnom vystužení styku.

Sanácia poškodených stykov stenových panelov

Vznik trhlín v stykoch znižuje podstatne ich tuhosť a má výrazný vplyv na prerozdelenie vnútorných síl v prvkoch a stykoch nosného systému. Vizuálne overenie porušenia stykov si vyžaduje odstránenie povrchových vrstiev stykového betónu a dielcov, overenie narušenia stykového betónu uloženého medzi čelami stenových dielcov, overenie zvislej drážky styku s ozubmi, príp. použitie ultrazvukových prístrojov.

Stabilizované (neaktívne) trhliny možno utesniť veľmi tekutým epoxidovým lepidlom. Tmelenie nestabilizovaných (aktívnych) trhlín, vyvolaných napr. cyklickými objemovými zmenami, je možné aj nízkomodulovým elastomérovým tmelom. Na reprofiláciu betónových častí sa môže použiť tixotropná reprofilačná zmes s kompenzovaným zmrašťovaním, s pevnosťou v tlaku po dvadsiatich ôsmich dňoch viac ako 40 MPa a s prídržnosťou na podklad vyššou ako 2,5 MPa.

Vyhladenie povrchu dvojzložkovou maltou nanášanou stierkou alebo kovovým hladidlom je možné len na dobre očistený povrch a s dokonalým rozotrením okrajov. Vzhľadom však na to, že sa trhliny stále opakujú, nemusí byť tento návrh sanačnej úpravy stopercentný.

S ohľadom na skutočnosť, že škáry sa už niekoľkokrát opravovali a trhliny, a tým aj netesnosti škár, sa opakujú, možno spoľahlivo odstrániť existujúce poruchy v škárach medzi panelmi dodatočným zateplením vonkajším kontaktným tepelnoizolačným systémom, ktorý okrem zlepšenia prechodu tepla obvodovým plášťom zabezpečí predovšetkým ochranu stenových panelov pred objemovými zmenami. Tým, že z požiarneho hľadiska výška bytového domu presahuje 22,5 m, je potrebné na zateplenie nad touto výškovou úrovňou použiť tepelnú izoláciu na báze minerálnej vlny.

TEXT A FOTO: doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.

Článok bol uverejnený v časopise Stavebné materiály 2/2024