Sanační řešení k odstranění trhlin ve spárách mezi panely

Datum: 14.4.2014  |  Autor: doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.,, ČVUT Praha, katedra konstukcí pozemních staveb  |  Recenzent: doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., autorizovaný inženýr a soudní znalec

Mezi nedostatky vznikající na fasádách panelových domů patří velmi často i poruchy vlivem objemových změn osluněných stěn a nesprávně provedených stykových detailů mezi panely. Někdy pro jejich odstranění stačí opakovaná oprava vadných styků, jindy je nutné překrýt tyto spáry zateplovacím systémem. Jedním takovým případem se zabývá tento příspěvek.

Úvod

Panelový objekt je třicet let devítipodlažní věžový dům v okrese Kladno. Je nepodsklepený a má jednoplášťovou nepochůznou střechu. Je postaven v panelové konstrukční soustavě T 08 B. Jeho konstrukční výška podlaží je 2,8 m, vnitřní nosné železobetonové stěnové dílce mají tloušťku 190 mm, stropní předpjaté železobetonové dutinové dílce 190 mm. Štítové fasády jsou rovné, bez lodžií a balkonů. Na jeho jižní fasádě se nacházejí balkony. Tím, že výška od podlahy 1. NP k podlaze posledního nadzemního podlaží nepřevyšuje 22,5 m (8 výšek podlaží × 2,8 m = 22,4 m < 22,5 m), nepatří z požárního hlediska mezi výškové objekty.

Štítové stěny jsou nosné, montované z třívrstvých štítových panelů skladebných rozměrů 2,4 m × 2,8 m o celkové tloušťce 240 mm. Hlava štítových panelů má ozub pro uložení stropních panelů, takže vnější betonová a střední tepelně izolační vrstva přesahují do horní úrovně stropní konstrukce. V horních rozích jsou upraveny pro vzájemné spojení obdobně jako vnitřní stěnové panely. Styčné i ložné spáry vnitřní nosné betonové vrstvy jsou řešeny obdobně jako u vnitřních nosných stěnových panelů. U vnější betonové vrstvy jsou spáry řešeny obdobně jako u obvodových dílců průčelí.

Schodišťový panel o průchozí šířce 1,2 m tvoří v objektu jednoramenné schodiště. Tento schodišťový dílec je zalomený železobetonový panel se žebrovým podhledem, ve kterém jsou spojeny patrové podesty s rameny, a takto vzniklý schodišťový panel je uložen na příčné nosné stěny o osové vzdálenosti 6,0 m. Zmonolitnění prefabrikované konstrukce je dosahováno stykovou maltou, osazením zálivkové výztuže a propojením ok vyčnívajících z prefabrikátů. Výztuž panelů je ze svařovaných žebříčků, doplněných svařovanou sítí s volnými pruty. Spojení vnitřní a vnější vrstvy je provedeno spojkami z nerezové oceli.

Střešní plášť má tepelnou izolaci buď z plynosilikátových tvárnic nebo z polystyrénových dílců s asfaltovanou lepenkou POLSID. Atika sestává z betonových panelů tloušťky 100 mm. Okna v průčelních panelech jsou dřevěná zdvojená. Příčkové nenosné betonové dílce mají tloušťku 65  mm. Stěnové dílce kromě soklové části jsou hladké, nad terénem pak mají zrnitou strukturu. Skladba průčelních a štítových panelů včetně meziokenních vložek je uvedena v tabulce 1.

Tabulka 1: Tepelnětechnické parametry pro průčelní a štítové panely a meziokenní vložky soustavy T 08 B
KonstrukceSloženíTloušťka
[mm]
Tepelný odpor R
[m2.K.W−1]
Součinitel prostupu tepla U
[W.m−2.K−1]
Difuze vodní páry Gv − Gk
[kg.m−2.rok−1]
Průčelíželezobeton1000,8360,9961,247
pěnový polystyrén40
železobeton50
Štítové stěnyželezobeton1500,8670,9651,304
pěnový polystyrén40
železobeton50
Meziokenní vložkydřevotříska190,7411,100
pěnový polystyrén25
vzduchová dutina30
tabulové sklo3

Zdroj: CD Komlexní regenerace panelových domů (Ministersvo průmyslu a obchodu ČR)

Požadavky na styky panelových budov

Soustava příčných a podélných stěn, spojená v každém podlaží ve vlastní rovině nekonečně tuhou vodorovnou deskou, která vznikne po provedení zálivek mezi panely, působí jako prostorová soustava a přetváří se jako celek. Sestava stěnových panelů, jejichž střednice leží v jedné rovině, tvoří vždy stěnu, složenou z pilířů. Pilíř je myšlená část stěny, neoslabená otvorem. Pilíře a stěny jsou vzájemně spojeny vazbami dvojího druhu:

  1. vazbami smykovými v místech spojení stěn, kde styk je tvořen zazubenou hmoždinkou po celé výšce panelu (stěny mezi stropy) a převázán stropní konstrukcí;
  2. vazbami ohybovými v místech oslabení stěn otvory, čili mezi pilíři jedné stěny; styk je tvořen nadpražími a parapety otvorů.

Při statickém řešení se předpokládá působení spřažené prostorové soustavy tenkostěnných prutů (stěn, pilířů) jako celku na všechny kombinace zatížení. Vodorovné ztužení panelové soustavy mají zabezpečit stropní tabule. Ztužení panelové soustavy ve svislých rovinách zajišťuje ortogonální systém příčných a podélných stěn. Tuhost a únosnost soustavy je výrazně ovlivňována tuhostí a únosností jednotlivých styků v rovině stěn a styků mezi příčnými a podélnými stěnami. Dokonalé vyplnění stykových prostor zálivkovým betonem spolu s horizontálním převázáním styku stropními panely, zálivkou a věncovou výztuží je nezbytným předpokladem pro zajištění tuhosti.

Řádné vyplnění svislého styku stykovým betonem je nutnou podmínkou pro dosažení předpokládané tuhosti a únosnosti styku avšak nikoliv podmínkou postačující. Další podmínkou je převázání styku výztuží orientovanou ve směru kolmém na rovinu styku. I u dobře provedeného styku je možné očekávat v důsledku objemových změn betonu vznik vlasových trhlin po výšce styku. Trhliny se mohou projevit nejen u stěny opatřené pouze malířským nátěrem, ale též tapetovaných, a to tak, že nezřídka dochází k přetržení tapety.

Boky stěnových panelů jsou opatřeny drážkou s profilováním. Po zaplnění prostoru styku stykovým betonem vznikají betonové hmoždinky. Spojení stykovaných stěn výztuží bylo provedeno pouze v úrovni stropu. Únosnost svislého styku na jedno podlaží se skládá ze smykové únosnosti hmoždinek a převazujícího věnce, přičemž únosnost věnce je ovlivněna průřezem věncové výztuže.

Porovnání stěnových panelů s požadavky ČSN 73 0540

S ohledem na stáří budovy je nutno posuzovaný objekt hodnotit podle ČSN 73 0540 – 2 z r. 1994. Podle této normy (čl. 3.2.1) vnější stěny v prostorech s relativní vlhkostí vnitřního vzduchu φ ≤ 80 % musí vykazovat takový součinitel prostupu tepla konstrukce U [W.m−2.K−1G], aby tepelný odpor konstrukce R [m2.K.W−1] splňoval podmínku R ≥ RN. Hodnota tepelného odporu RN pro obvodové pláště je dána údaji uvedenými v následující tabulce 2.

Tabulka 2. Hodnoty RN pro budovy obytné a občanské s převážně dlouhodobým pobytem lidí
Druh konstrukceRN [m2.K.W−1]
Požadovaná hodnotaDoporučená hodnotaPřípustná hodnota pro rekonstrukce
Vnější stěna2,002,91,25
Stěna s odlišným režimem regulace vytápění pro rozdíl teplot [°C]:
20 < ABS (ti − te) ≤ 25
1,301,90,8
25 < ABS (ti − te) ≤ 301,602,31,0
        ABS (ti − te) > 302,002,91,25

Zdroj: ČSN 73 0540-2: 1994

Podle článku 4.1.1. musí být vnější konstrukce, u které by zkondenzovaná vodní pára ohrozila jejich požadovanou funkci, bez kondenzace, tj. Gk = 0, kde Gk – celoroční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce [kg.m−2.rok−1].

ČSN 73 0540 ale též připouští vnější pláště s omezenou kondenzací vodní páry uvnitř konstrukce, pokud splňuje všechny tyto podmínky:

  1. zkondenzovaná vodní pára neohrozí požadovanou funkci obalové konstrukce,
  2. roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry je Gk < Gv ,
    kde Gk – celoroční množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce [kg.m−2.rok−1]
          Gv – celoroční množství vypařené vodní páry [kg.m−2.rok−1],
  3. celoroční množství zkondenzované vodní páry je pro:
    c1. vnější stěny: Gk ≤ 0,5 [kg.m−2.rok−1],
    c2. jednoplášťové střechy: Gk ≤ 0,1 [kg.m−2.rok−1]

Z tabulky 2 vyplývá, že srovnáním stěnových konstrukcí stavební soustavy včetně meziokenních vložek T 08 B v tabulce 1 s hodnotami podle ČSN 73 0540/94 lze konstatovat, že zcela nevyhovují normovým tepelně izolačním požadavkům. Z hlediska difuze vodní páry jsou však stěnové konstrukce vyhovující, neboť u nich ke kondenzaci sice dochází, ale jejich celoroční bilance je kladná.

Zjištěné závady v obvodovém plášti a jejich příčiny

Na základě tepelně nevyhovujícího obvodového pláště mělo být v průběhu životnosti panelového domu provedeno kontaktní zateplení pěnovým polystyrenem v tloušťce min. 120 mm, avšak zatékání do spár mezi obvodovými panely zvenku bylo důvodem toto zateplení odložit, dokud pronikající voda do spár řádně nevyschne. Mezitím se samozřejmě objevily i plísně v bytových interiérech, zejména v okolí těchto svislých spár. Několikrát sice byly spáry mezi obvodovými panely opravovány, ale nikdy nebylo před opravou zajištěno dostatečné vysušení zabudované vlhkosti, a tím byly také všechny pokusy neúspěšné.

Při poslední prohlídce posuzovaného obvodového pláště byla s ohledem na nepřístupnost spár ve vyšších podlažích bez zvedacích prostředků kontrola jeho technického stavu omezena pouze na dostupnou část z terénu. Ačkoliv původní trhliny ve spárách mezi obvodovými panely byly naposledy před necelými 2 roky utěsňovány, objevily se opakovaně i po poslední opravě, jak o tom svědčí následující zjištěné závady:

a) mezi hladkými panely:

Povrchový tmel ve spárách někde k bočním hranám řádně nedoléhá (obr. 1), takže v důsledku přístupu vody do podkladní pěnové hmoty umožňuje pronikání srážkové vody (zejména na západní fasádě) dovnitř spáry (obr. 2). Jinde je tmel popraskaný a vytváří „krátery“ (obr. 3):

Obr. 1: Nedostatečná přilnavost výplně svislé spáry mezi hladkými a povrchově zdrsněnými panely. Zdroj: Foto autor
Obr. 1: Nedostatečná přilnavost výplně svislé spáry mezi hladkými a povrchově zdrsněnými panely
Zdroj: Foto autor
Obr. 2: Pronikání vody do vnitřní pěnové výplně svislé spáry chybějícím tmelem. Zdroj: Foto autor
Obr. 2: Pronikání vody do vnitřní pěnové výplně svislé spáry chybějícím tmelem
Zdroj: Foto autor
Obr. 3: Popraskaný tmel s povrchovými „krátery“. Zdroj: Foto autor
Obr. 3: Popraskaný tmel s povrchovými „krátery“
Zdroj: Foto autor

b) mezi panely s drsným zrnitým povrchem:

U panelů se světlou povrchovou zrnitou úpravou lze nalézt netěsné boky v přiléhajících hranách a zvrásnění tmelu (obr. 4). Panely s namodralým zrnitým odstínem někde vykazují známky stárnutí tmelu (obr. 5), jinde jeho popraskaný povrch (obr. 6). V některých místech (při prohlídce bylo po dešti) vlhkost prosakovala do lemujících bočních stran (obr. 7) a dokonce v individuálních případech byla výrazně viditelná pěnová struktura obnažené výplně spáry (obr. 8).

Obr. 4: Netěsné boční styky a zvrásnění tmelu ve svislé spáře. Zdroj: Foto autor
Obr. 4: Netěsné boční styky a zvrásnění tmelu ve svislé spáře
Zdroj: Foto autor
Obr. 5: Stárnutí povrchového tmelu ve svislé spáře štítové stěny. Zdroj: Foto autor
Obr. 5: Stárnutí povrchového tmelu ve svislé spáře štítové stěny
Zdroj: Foto autor
Obr. 6: Popraskaný povrch svislé spáry štítové stěny. Zdroj: Foto autor
Obr. 6: Popraskaný povrch svislé spáry štítové stěny
Zdroj: Foto autor

Obr. 7: Boční lemující hrany nasáklé vlhkostí po předchozím dešti. Zdroj: Foto autor
Obr. 7: Boční lemující hrany nasáklé vlhkostí po předchozím dešti
Zdroj: Foto autor
Obr. 8: Obnažená pěnová výplň svislé spáry. Zdroj: Foto autor
Obr. 8: Obnažená pěnová výplň svislé spáry
Zdroj: Foto autor

Závady tohoto typu způsobují zatékání srážkové vody do spár, zejména při hnaném dešti a zjištěné trhliny by neměly být zanedbány, jak to vyplývá z následujícího rozboru. Je-li šířka trhliny menší než 0,2 mm, není třeba trhlinu považovat za poruchu, která ovlivňuje působení nosné konstrukce. Avšak již při dosažení meze šířky trhlin 0,2 mm se doporučuje chování trhliny sledovat, což lze dosáhnout osazením všeobecně známých sádrových terčů. Jestliže však šířka trhliny přesahuje tuto mezní hodnotu, nebo pokud dochází k trhlinám v sádrových terčích, je nutno posoudit konkrétní případ v širších souvislostech.

Maximální úsilí je třeba věnovat stykům mezi podélnými a příčnými stěnami, které u většiny panelových soustav představují mimořádně citlivé místo konstrukce. Funkce svislých styků ovlivňuje rozhodujícím způsobem nejen tuhost soustavy, ale též distribuci namáhání po průřezu stěny. Poruchy se projevují svislými smykovými nebo tahovými trhlinami, popř. ve styčných spárách dílců.

Jemné trhlinky s nenarušeným obrysem se vyskytují téměř ve všech spárách. Větší trhliny o šířce až několika mm vznikají zpravidla tam, kde je stěnová konstrukce spojena s vnějšími stěnami. Tyto trhliny se projevují zejména v nejvyšších podlažích a v průběhu několika let se rozšiřují do nižších podlaží. Šířka trhlin se postupně zvětšuje směrem k hornímu okraji budovy.

Vlasové (tahové) trhlinky svislých styků jsou vyvolány smršťováním stykového betonu a dílců. Ve styčných spárách mezi subtilními pilířky a plnými stěnovými panely se kontaktní trhlinky (smykové) zvětšují v důsledku rozdílné dlouhodobé deformace přilehlých částí (dotvarování – dotlačování). Trhliny zpravidla smykové, rozvíjející se od nejvyššího podlaží jsou způsobeny především cyklicky působícími teplotními a vlhkostními objemovými změnami vnějších stěn a vzájemnou vazbou prvků v rámci konstrukčního systému.

Výskyt a velikost trhlin je ovlivňována tvarem stykových ploch dílců, kvalitou stykového betonu, způsobem a množstvím výztuže styku. Trhliny větších šířek provázené narušováním betonu jsou dokladem, že ve styku bylo dosaženo namáhání pod jeho limitní hodnotou. Tahové trhliny s malým narušením obrysů jsou dokladem nedostatečného příčného vyztužení styku.

Sanace poškozených styků stěnových panelů

Tvorba trhlin mezi panely podstatně snižuje jejich tuhost a má výrazný vliv na přerozdělení vnitřních sil v prvcích a stycích nosného systému. Vizuální ověření porušení styků vyžaduje jednak odstranění povrchových vrstev stykového betonu a dílců, ale především náležité vysušení zabudované vlhkosti, ověření narušení stykového betonu uloženého mezi čely stěnových dílců, otevření svislé drážky styku s ozuby, popř. použití ultrazvukových přístrojů.

Pokud se ve stycích vyskytují stabilizované (neaktivní) trhliny, lze je utěsnit velmi tekutým epoxidovým lepidlem. Tmelení nestabilizovaných (aktivních) trhlin, vyvolaných např. cyklickými objemovými změnami je možné též nízkomodulovým elastomerickým tmelem. Reprofilace betonových částí může být aplikována tixotropní reprofilační směsí s kompenzovaným smršťováním, s pevností v tlaku po 28 dnech více než 40 MPa a s přídržností k podkladu vyšší než 2,5 MPa. Vyhlazení povrchu dvousložkovou maltou nanášenou stěrkou nebo kovovým hladítkem je možné jen na dobře očištěný povrch a s dokonalým rozetřením okrajů. S ohledem na skutečnost, že se trhliny však stále opakují stále znovu, nemusí být tento návrh sanační úpravy stoprocentní.

Vnější kontaktní zateplovací systém ETICS

Vezmeme-li v úvahu, že:
a) průčelní ani štítové panely nesplňují tepelně-technické požadavky,
b) pokračuje tvorba plísní na vnitřních površích bytových interiérů,
c) spáry již byly několikrát nedostatečně opravovány a trhliny i netěsnosti spár se opakují,
lze spolehlivě odstranit stávající závady ve spárách mezi panely dodatečným kontaktním zateplením, které kromě zlepšení prostupu tepla obvodovým pláštěm zabezpečí především ochranu stěnových panelů vůči objemovým změnám. Tím, že z požárního hlediska výška bytového domu nepřesahuje 22,5 m, stačí k zateplení obvodového pláště tepelný izolant z pěnového polystyrenu.

Reference

  • [] ČSN 73 080540 – 2. Tepelná ochrana budov – Část 2: Požadavky. Praha: Český normalizační institut, 1994-01-01. Třídící znak 730540
  • [] KUPILÍK, V., 2005. Odborný posudek č. 25/05: Montovaný obvodový plášť. Objednatel: Společenství vlastníků bytových jednotek.
  • [] MPO ČR, 2001. Komplexní regenerece panelových domů [CD].
 
Komentář recenzenta
doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., autorizovaný inženýr a soudní znalec
Příspěvek popisuje charakter a intenzitu poruch přibližně 30 let starého panelového devítipodlažního objektu, provedeného v konstrukční soustavě T 08 B. Příspěvek uvádí požadavky na styky panelových objektů, a to jak z hlediska statických požadavků, tak i zajištění jejich trvanlivosti. Z provedeného průzkumu vyplývá, že styky mezi vnějším pláštěm panelového objektu jsou více či méně porušeny, výplňové hmoty degradovány či zcela chybí a jsou prostoupeny systémem trhlin. Tento stav umožňuje vstup srážkové vody, a to zejména při dešťových srážkách, které jsou hnány větrem. Tím dochází k provlhání citlivých styků, a to zejména mezi pláštěm a příčnými nosnými stěnami. Provlhání zvyšuje v zimním období mrazovou degradaci této oblasti a riziko vzniku koroze výztuže. Současně jsou styky degradovány i teplotními dilatacemi, které jsou vyvolávány proměnným osluněním fasád.
Pouhý sanační zásah, který obnoví integritu styků, ať již formou epoxidových injektáží či použitím klasických reprofilačních cementopolymerních malt, sice může na čas částečně obnovit integritu vnějšího pláště panelového objektu, nijak však nezmění situaci z hlediska teplotních a vlhkostních dilatací.
V této souvislosti článek velmi správně upozorňuje, že případné zateplení vnějšího pláště je tedy nejen pozitivním opatřením ve smyslu zlepšení tepelného odporu obvodového pláště, který je, jak je v článku doloženo, ve srovnání s platnými normami zcela nevyhovující, ale i opatřením, které omezí cykličnost termálních a vlhkostních dilatací.
Při návrhu je třeba pouze vzít v úvahu, že by uvnitř železobetonové stěny nemělo docházet k trvalé kondenzaci difundující vlhkosti!
Tento aspekt je podstatný i z hlediska skutečnosti, že maltové zálivky na bázi cementu ve stycích jsou částečně či zcela zkarbonatované, a neposkytují tedy zálivkové výztuži, která významným způsobem zajišťuje tuhost tyků panelového objektu potřebnou alkalickou ochranu.
Vzhledem k tomu, že prakticky proveditelné sanační zásahy nemohou zcela vést k celoobjemové výměně zálivkových malt a tedy k plné realkalizaci zálivkové výztuže, je nezbytné při sanačním zásahu vždy akcentovat požadavek na minimalizaci obsahu vody v kapilárním pórovém systému materiálu, který obklopuje výztuž.
V případě, že však zateplení nevyvolá nežádoucí zvyšování vlhkosti, je zateplení z hlediska eliminace tzv. nesilových účinků, působících na železobetonové konstrukce panelových objektů, a to zejména na jejich styky, mimořádně pozitivním opatřením.
Současně by bylo velmi vhodné, aby u zateplených panelových objektů, kde dojde ke „skrytí“ železobetonové nosné konstrukce objektu včetně všech imperfekcí, byla povinná pravidelná diagnostika, která by po pěti letech spočívala pouze v podrobné vizuální prohlídce vnějšího pláště i vnitřních povrchů, jednou za deset let by pak byly provedeny dvě destruktivní sondy, ve kterých by bylo možné u nejcitlivějších styků (vybraných podle typu konstrukční soustavy) ověřit stav výztuže i vnitřní zálivky. Zateplující obálka objektu přes výše uvedená pozitiva by totiž mohla díky i své pružnosti skrývat statické poruchy, které by u objektu bez zateplení byly evidentně patrné a vedly k okamžitému provedení nápravných opatření.
English Synopsis
Solution to elimination of cracks in the remaining joints between panels

Failures occurring on the facades of assembly houses often arise due to volume changes sunlit walls and incorrectly made contact details between panels. Sometimes it is not enough to eliminate them or repeated repair of damaged joints. Therefore is no choice of other solution than to overlap these joints with thermal insulation system. One such case is the subject of this paper.

 

Hodnotit:  

Datum: 14.4.2014
Autor: doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.,, ČVUT Praha, katedra konstukcí pozemních staveb   všechny články autora
Recenzent: doc. Ing. Jiří Dohnálek, CSc., autorizovaný inženýr a soudní znalec



Sdílet:  ikona Facebook  ikona Twitter  ikona Google+  ikona Linkuj.cz  ikona Vybrali.sme.skTisk Poslat e-mailem Hledat v článcíchDiskuse (žádný příspěvek, přidat nový)


 
 

Aktuální články na ESTAV.czTřebíč plánuje rekonstrukci zimního stadionu za 200 milionů, pokud dostane dotaciVěznice nebo hotel? Architekti navrhli vězení, které nemá trestat ale napravovatObecné požadavky na nádrže dešťové, šedé nebo bílé vody - I.Lavmi for Primalex: Harmonické řešení interiéru