REKLAMA
Hledat
Mapa cennemovitostí v ČR
estav.tvnový videoportál
Všechna témata

Jak zvýšit odolnost zděných domů? Poznatky z tornáda na Moravě

Jednoduché návody pro zvýšení odolnosti nízkopodlažních zděných staveb za běžnou mez danou současnou výstavbou a platnými předpisy. Využito je i poznatků z účinků tornáda na jižní Moravě na zděné stavby.

Více zajímavých videí na estav.tvOn-line televize pro architekturu, stavbu a bydlení

Zvýšení odolnosti zděných staveb je aktuálním požadavkem pro snížení škod při zejména živelních pohromách, nadlimitních účincích větru a mimořádných situacích. Konstrukce jsou dnes běžně navrhovány podle platných norem a na základě empirické zkušenosti. Na mimořádné účinky jsou dimenzovány pouze v případech, kdy je toto vyžadováno předpisy, zejména požárními. U zděných konstrukcích je dnes často postupováno podle zaběhnutých postupů a katalogových doporučení. Co když však poškození překročí účinky stanovené normami…

Nízkopodlažní zděné objekty, tj. objekty s jedním nebo dvěma podlažími, popřípadě doplněné půdou pod střechou či podkrovím, představují velkou část obytných a účelových staveb menšího charakteru. Charakteristickým představitelem této kategorie jsou rodinné domy, malé bytové domy nebo provozovny se sklady různých podnikatelských subjektů. Můžeme je rozdělit na dvě kategorie – vícepodlažní stavby a jednopodlažní halové stavby pouze se střešní konstrukcí.

Obr. 1: Schématické znázornění jednopodlažních zděných objektů s rozdílnými vodorovnými konstrukcemi (autor)

Stavby jsou konstrukčně řešeny jako jednotraktové nebo vícetraktové objekty. Výška zděných stěn u běžných podlaží se pohybuje obvykle mezi 2,50 až 3,50 metru, přičemž častá výška zdiva vychází 2,75 m nebo 3,00 metru. U halových objektů je výška často vyšší, mezi 3 až 6 metry. Výšku stěn je vhodné vázat na násobek výšky použitých cihel, což obvykle činí 250 mm. Při výšce nad 3,50 metru musíme již ve zvýšené míře se v návrhu věnovat tuhosti stěny a jejímu ztužení v její hlavě.

Použité zdivo dělíme podle tloušťky nosné konstrukce z cihel do tří kategorií. První kategorií je zdivo o tloušťce do 300 mm při výšce 2,5 až 3 metry. Druhou kategorií je užití masivních stěn tlouštěk 375 až 500 mm. Třetí kategorii tvoří zdivo o tloušťce větší jak 500 mm, používaného zejména na vysoké halové stavby. Zde již ale narážíme na neefektivitu zdění ze současných zdících prvků a na ekonomii tohoto řešení. Historické a starší stavby proto vkládaly pro zajištění dostatečné tuhosti a stability do stěny masivní pilíře.

Účinky zatížení na zděné stavby můžeme rozdělit na běžné, čili provozní, návrhové a nadlimitní. Kromě toho existují ještě účinky mimořádné a seismické. Návrhové účinky vycházejí z charakteristických hodnot zatížení určených v normách. O mimořádných účincích mluvíme v případě, že jsou zděné stavby namáhány mimořádnou kombinací zatížení, kde mimořádnou složku vytvářejí účinky od požáru, nárazu nebo výbuchu. Hodnoty mimořádného zatížení se stanovují v hodnotách podle platných norem. Samostatnou kombinací je uvažování seismického zatížení. Nadlimitní účinky na stavby jsou vyšší jak hodnoty, které jsou stanovené platnými normami.

Ukazuje se, že vhodnými konstrukčními úpravami můžeme odolnost stavby zvýšit a posunout tak její hodnotu nad rámec platných norem. Tohoto účinku lze dosáhnout např. zvýšením robustnosti některých prvků, ztužením, přikotvením, zvýšením tuhosti prvků nebo prostorovým roznesením účinku. Pro zděné stavby jsou nepříjemným účinkem především vodorovná zatížení. Ta jsou přestavována nejen nárazem, výbuchem, větrem, seismickými silami, ale i účinky vlastní konstrukce budovy.

Účinky extrémního větru lze chápat jako podstatné zvýšení jeho rychlosti a dynamičnosti formou nárazů. Dochází k výraznému zvýšení jeho tlaku a sání na svislé, sklonité a vodorovné plochy stavby.

Obr. 2: Místa poškození nízkopodlažních zděných objektů tornádem (autor)

V případě zkušeností s extrémním větrem včetně vysoce nadlimitních účinků tornáda je pro stavbu velmi nebezpečné především působení sání a tlaku větru z důvodu nevyrovnaných a rozdílných lokálních účinků, které se stavbu od stavby liší. Pro výpočty běžně uvažujeme s ustálenými jednoduššími modely zatížení, jako jsou rovnoměrná, trojúhelníková nebo lokální zatížení. V reálu však dochází k velkým změnám zatížení v poloze a v čase. Jen u tornáda na jižní Moravě docházelo k rychlosti větru až 350–400 kilometrů za hodinu, neboli 75 m/s. To je třikrát více, než uvažovaná nejvyšší hodnota 25 m/s v dané oblasti dle větrné mapy. Při přepočtu na tlaky je rozdíl i vyšší.

V důsledku účinků tornáda s působením větrného víru-tlaku anebo sání větru o různé intenzitě byly pozorovány následující poruchy zděných konstrukcí:

  • Destrukce a poškození nezatížených a neztužených zděných stěn
  • Poškození až vypadnutí neukotvených vyzdívek, volných neztužených štítů budov
  • Poškození stropních konstrukcí sáním vzhůru, tj. opačnými účinky na něž jsou navrhovány
  • Poškození vyzdívek destrukcí či posunem střešní konstrukce

Obr. 3:Štít poničený sáním větru s ponechanou částí zdiva v okolí zesilujícího pilířku a ukotvení krovu, dále je zřetelné narušení štítové stěny svislou a diagonální trhlinou v prvním podlaží (4)

Otázkou nyní je, jaká opatření pro snížení negativních účinků zvolit. Technická opatření je možné shrnout do několika principů a bodů, které jsou k vidění na přiložených obrázcích. Důležité je správné a důsledné propojení a ztužení jednotlivých konstrukcí stavby ve všech třech směrech.

Možnosti řešení pro stěny, příčné stěny, stropní konstrukce a pozední věnce jsou ukázány v doporučení na obrázku č. 4. Základem pro uvedené údaje jsou pokyny v normě pro navrhování zděných konstrukcí EC 6 a pro konstrukce navrhované podle normy pro stavby v oblastech se seismicitou EC 8.

Obr. 4: Možnosti ztužení a minimální zvýšení odolnosti konstrukce zděných budov s využitím údajů v platných normách (autor)

Další problematikou je řešení styku vodorovné konstrukce a zděné stěny. Jedná se o dostatečné uložení stropních konstrukcí na zdivu, svázaní se zdivem a omezení užití podkladních asfaltových pásů pro dosažení větší tuhosti spoje. Vhodné je konstrukčním řešením uložení stropu omezit excentrické působení svislé výslednice sil na zdivo a využít tak více jeho účinnou plochu.

Možné úpravy půdorysů jednopodlažních staveb ztužujícími prvky jsou ukázány na obrázku č. 5. Naznačeny jsou ztužení dlouhých štíhlých stěn vnitřními stěnami nebo stěnami krátkými o délce nejméně 20 % jejich výšky, což ukazuje norma pro navrhování zděných konstrukcí. To například znamená, že pro výšku stěn h = 3 metry, bude příčná stěna dlouhá alespoň 600 mm. Bude zavázána do obvodové stěny a bude mít vlastní základ spojený se základy stavby. Příčné krátké stěny lze nahradit třeba i pilíři nebo železobetonovými či ocelovými sloupky vetknutými do základu. Tuhost obvodové stěny lze také zvýšit jejím zalomením s rozměry odpovídajícími uvedeným krátkým stěnám. Tyto úpravy je možné aplikovat i na stavby se dvěma a třemi podlažími.

Obr. 5: Možnosti ztužení dlouhých stěn nízkopodlažních objektů (červeně nosné stěny, zeleně příčky)

Zvýšení odolnosti zděných nízkopodlažních staveb je možné dosáhnout vhodnou volbou konstrukčního systému spojenou s uváženým užitím rozpětí vodorovných konstrukcí nad 6 metrů, doplněním půdorysu příčnými stěnami a vodorovně tuhými stropními, případně i střešními konstrukcemi. Vzdálenost příčných vazeb a stěn je doporučena mezi 5,5 až 7,5 metry a závisí na tloušťce, výšce, materiálu a otvorech, tj. tuhosti zděných stěn. Pro stěny od tloušťky 375 mm lze volit vzdálenost větší. Základem je vždy statické posouzení a rozvaha o působení a tuhosti celé stavby včetně možnosti opření zhlaví zdiva do vodorovně tuhé konstrukce. Stropní a střešní konstrukce je potřeba provázat se stěnami a užít minimálně pozedních věnců a kotev odpovídají požadavkům eurokódu 6 pro zděné konstrukce a eurokódu 8 pro zemětřesení.

Sdílet / hodnotit tento článek

Mohlo by vás zajímat

REKLAMA