logo TZB-info


Působení dřevěných konstrukcí v nepříznivých podmínkách

Z průzkumu skutečného působení historických a starších konstrukcí i konstrukcí realizovaných v současném období jednoznačně vyplývá, že dřevo a materiály na bázi dřeva patří k efektivním a stále perspektivním konstrukčním materiálům. Příspěvek je sestaven zejména na základě poznatků získaných při ověřování vlastností konstrukcí, na jejichž návrhu a realizaci se autoři článku podíleli, a na vyhodnocení výsledků průzkumu konstrukcí za účelem jejich sanace nebo rekonstrukce.

1. Úvod

Základním předpokladem pro úspěšnou realizaci konstrukcí s bezpečnou únosností a spolehlivou použitelností je podrobná projektová dokumentace, použití materiálu s vlastnostmi odpovídajícími účelu konstrukce, kvalitní výroba konstrukčních prvků, dílců a spojů a kvalitní provedení stavby. Vady a následné poruchy mohou spočívat jak v nedokonalé projektové dokumentaci, tak v procesu výroby a montáže.

Dřevěné konstrukce působí v různých podmínkách, zejména s ohledem na účel a způsob využívání objektu, jeho pozici z hlediska působení vnějších vlivů a řady dalších faktorů. Základní ustanovení týkající se zatížení, vlivů prostředí a zařazování dřevěných konstrukcí do příslušných tříd provozu jsou uvedeny v normách ČSN EN 1995-1-1: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1-1 (dokument používaný pro pozemní a inženýrské stavby) [1] a norma ČSN EN 1995-2: Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 2: Mosty [2]. S uvedenými standardy pro navrhování dřevěných konstrukcí souvisí soustava dalších norem, které obsahují požadavky na vlastnosti konstrukčních materiálů, trvanlivost dřeva a materiálů na bázi dřeva, ochranu dřeva, požární odolnost dřevěných konstrukcí, provádění a kontrolu konstrukcí, případně další specifické požadavky podle typu a účelu konstrukce.

2. Podmínky působení dřevěných konstrukcí

Obecnou zásadou je, že dřevo, dílce na bázi dřeva ani konstrukční prvky nemají být vystavovány klimatickým podmínkám nepříznivějším, než jsou předpokládány v dokončené konstrukci. Dřevo před použitím na stavbě má být vysušeno na vlhkost, odpovídající klimatickým podmínkám v realizované konstrukci. Právě tento požadavek nebývá v řadě případů dodržován a je příčinou poruch dřevěných konstrukcí. Jde zejména o výrobu, předmontážní stavy, kdy jsou konstrukční prvky a dílce nevhodně skladovány a montážní stavy, kdy není konstrukce dostatečně chráněna proti nepříznivým klimatickým vlivům.

Způsob uskladnění, transportu a montáže konstrukčních prvků a dílců má být součástí projektové dokumentace (což zpravidla bývá). Důležité ovšem také je, aby byla zabezpečena důsledná kontrola provádění stanovených postupů, zejména na staveništi – vyskytují se případy, kdy tato činnost bývá podceňována. V příspěvku jsou uvedeny vybrané příklady poruch způsobených nedodržením uvedeného požadavku.

Při návrhu dřevěných konstrukcí je třeba uvažovat vliv účinků sesychání a bobtnání dřeva na působení konstrukčních prvků, dílců i konstrukčních systémů. Závažnost účinků sesychání závisí na typu a podmínkách působení konstrukce. Účinek teplotně vlhkostních změn, projevující se sesycháním a bobtnáním dřeva, je významný u konstrukcí lávek a mostů, u konstrukcí vystavených vnějším klimatickým vlivům, ale také u konstrukcí s vnitřním prostředím, kde se vyskytují poměrně velké a dlouhodobé teplotně vlhkostní změny (zimní stadiony, bazénové haly, sportovní haly, případně i další konstrukce). Specifickou skupinu konstrukcí z hlediska rozměrových a objemových změn představují srubové a roubenkové stavby. Jedním z důležitých úkolů projektanta, výrobce a dodavatele je, aby v návrhu konstrukce byly respektovány vlivy sesychání, respektive bobtnání, na působení dřevěné konstrukce.

Klasifikace v tom smyslu, co považovat z hlediska působení dřevěné konstrukce za nepříznivé podmínky, může být samozřejmě různá. Lze k tomu přistupovat i tak, že správně navržené a provedené konstrukce splňovaly požadavky spolehlivé únosnosti i použitelnosti, aniž docházelo po dobu jejich životnosti k vadám a poruchám, i když dlouhodobě působily v nepříznivých podmínkách. Řadu případů tohoto typu je možné zaznamenat u historických, dlouhodobě působících, dřevěných konstrukcí. Ve druhém případě se v určité fázi (montáže, provozu) projevily poruchy, v mezních případech i havarijní povahy, vlivem nepříznivých faktorů (vady v opláštění konstrukce umožňující zatékání a udržování nepřípustné vlhkosti, nerespektování interakce dřevěné konstrukce se spodní stavbou a základy, nedostatečná únosnost montážních spojů, další nepříznivé vlivy).

Mezi nepříznivé podmínky, které významně ovlivňují působení a vlastnosti dřevěných konstrukcí, lze zařadit zejména tyto aspekty, případně kombinace těchto aspektů:

  • Vlivy vnějšího prostředí, kterým jsou vystaveny konstrukce lávek, mostů a externí části konstrukcí (například části rámových sloupů, oblouků, části střešních konstrukcí, terasy, pódia, vnější konzoly, případně další konstrukční části).
  • Výrazné vlivy sesychání, respektive bobtnání, dřeva a materiálů na bázi dřeva způsobující délkové a objemové změny konstrukčních prvků a dílců.
  • Výskyt nepřípustné vlhkosti dřeva vlivem zatékání vody do konstrukce nebo kondenzací. Tyto účinky souvisejí s nesprávným řešením nebo nekvalitním provedením střešního nebo stěnového pláště.
  • Zatékání vody do konstrukce v místech prostupů střešním pláštěm (například střešních oken, světlíků, prostupy antén, odvětrávacích potrubí, komínů, dalších zařízení). Většinou se jedná o lokální místa zatékání, ovšem proces zatékání je dlouhodobý a vytváří se příznivé podmínky pro napadení dřevěných prvků dřevokaznými houbami a hmyzem.
  • Vlivy vyplývající z nepostačující únosnosti a tuhosti spodní stavby a základů. Je nutné uvažovat interakci dřevěné konstrukce se spodní stavbou a základy. Deformace podpůrných konstrukcí mají zásadní vliv na působení dřevěných konstrukcí, které jsou na ně podepřeny.
  • Nevyhovující únosnost a tuhost konstrukčních detailů. Mezi nejdůležitější konstrukční detaily patří montážní styky. Jejich nevyhovující únosnost se na konstrukcích projevuje deformacemi a je příčinou havarijních situací.
  • Nepříznivé vlivy transportu a montáže. Z hlediska působení konstrukcí jsou významné podmínky skladování prvků a dílců před transportem a montáží.
  • Nekvalifikované zásahy do konstrukcí a nesprávné úpravy, které se následně nepříznivě projeví na působení konstrukcí.

3. Vybrané příklady dřevěných konstrukcí a prvků působících v nepříznivých podmínkách

V tomto odstavci jsou shrnuty poznatky z působení vybraných konstrukcí v podmínkách uvedených v předchozí části.

3.1 Vliv nepříznivého vnějšího prostředí – vysoká přirozená vlhkost

Dřevěná konstrukce lávky v přístavišti lodní dopravy na brněnské přehradě pod hradem Veveří je typickým případem konstrukce působící v poměrně malé výšce nad vodní hladinou, v lesní oblasti (obr. 1). Vliv vnějšího prostředí na konstrukce tohoto typu je velmi podstatný.

Obr. 1: Dřevěná lávka v přístavišti lodní dopravy na brněnské přehradě pod hradem Veveří (uvedena do provozu v dubnu 2017, stav lávky při kontrole v březnu 2019)
Obr. 1: Dřevěná lávka v přístavišti lodní dopravy na brněnské přehradě pod hradem Veveří (uvedena do provozu v dubnu 2017, stav lávky při kontrole v březnu 2019)

Objekt „zastávka lodní dopravy u hradu Veveří“ je tvořen dřevěnou zastřešenou lávkou a spojovací lávkou. Lávky umožňují spojení zastávky lodní dopravy s přístupovou cestou na hrad Veveří. Spojovací lávka má délku 9,55 m vodorovnou niveletu, zastřešená lávka má délku 27,66 m, světlá šířka obou lávek mezi hlavními nosníky je 2,60 m.

Nosná konstrukce zastřešené lávky je vytvořena jako kombinace hlavních nosníků z lepeného lamelového dřeva a příhradové soustavy. V přípojích primárních nosných prvků jsou použity svorníkové spoje. Při kontrole působení lávky byl ověřován hlavně stav dřeva v oblasti spojů (obr. 2) a podepření na ložiska (obr. 3) po zimním období. V přípojích prutů příhradové soustavy byly svorníkové spoje zesíleny vruty proti nepříznivým účinkům příčných tahových napětí, která vznikají jednak působením přenášených sil skupinou kolíkových spojů uspořádaných v řadách za sebou a jednak působením nepříznivých teplotně vlhkostních změn.

Obr. 2: Charakteristický styčník horního pásu příhradové soustavy zastřešené lávky
Obr. 2: Charakteristický styčník horního pásu příhradové soustavy zastřešené lávky
Obr. 3: Připojení příhradové soustavy k lepenému hlavnímu nosníku zastřešené lávky a podepření hlavních nosníků zastřešené a spojovací lávky na ložiska
Obr. 3: Připojení příhradové soustavy k lepenému hlavnímu nosníku zastřešené lávky a podepření hlavních nosníků zastřešené a spojovací lávky na ložiska

Obr. 4: Pohled na konstrukční detaily spoje trámů s nevyřešeným odvodem vlhkosti ve spoji, patrné tlení dřeva (lesní lávka ke hradu Veveří, Brno)
Obr. 4: Pohled na konstrukční detaily spoje trámů s nevyřešeným odvodem vlhkosti ve spoji, patrné tlení dřeva (lesní lávka ke hradu Veveří, Brno)
Obr. 5: Nechráněný povrch nekonstrukčního prvku zábradlí u lepeného mostu, patrné tlení dřeva a zdroj výskytu dřevokazné houby (lávka v Předkláštěří u Tišnova)
Obr. 5: Nechráněný povrch nekonstrukčního prvku zábradlí u lepeného mostu, patrné tlení dřeva a zdroj výskytu dřevokazné houby (lávka v Předkláštěří u Tišnova)

Mezi dřevěné konstrukce, které působí v klimaticky nepříznivých podmínkách, patří také konstrukce bazénových hal a konstrukce zastřešení zimních stadionů. O těchto konstrukcích bylo podrobněji pojednáno například v [3]: bazénová hala v Brně Kohoutovicích, postavená v r. 2010; zimní stadion ve Vrchlabí, postaven v r. 2002; nezastřešená lávka v Brně přes ulici Drobného do arboreta Mendelovy university, postavena v r. 2002.

Obr. 6: Konstrukce lávky přístaviště lodí u hradu Veveří, konstrukční řešení umožňující rychlý odvod vody
Obr. 6: Konstrukce lávky přístaviště lodí u hradu Veveří, konstrukční řešení umožňující rychlý odvod vody

U dřevěných konstrukcí působících v nepříznivých vnějších podmínkách je třeba dbát na konstrukční řešení detailů tak, aby se nevytvářely možnosti udržování vody a tím podmínky pro napadení dřeva dřevokaznými houbami a hmyzem.

Pro návrh dřevěných prvků je vlhkostní zátěž normativně definována pomocí tříd použití 1 až 3. Za vyšší vlhkostní zátěž je uvažováno se třídou 3 vykazující četný výskyt relativní vlhkosti vzduchu v hodnotě vyšší než 85 %, v ČSN 73 1702 je pro třídu použití 3 uvažována rovnovážná vlhkost jehličnatého dřeva v rozmezí 12 až 24 hm. % [4]. Při vyšších stavech rovnovážné vlhkosti dřeva poté hrozí zejména riziko napadení biotickými činiteli, zejména dřevokaznými houbami a při procesech opakovaného sesychání poté k rozvoji výsušných trhlin. Pro omezení těchto negativních vlivů a pro zvýšení životnosti je proto žádoucí, aby při návrhu konstrukce bylo uvažováno zejména s volbou trvanlivější dřeviny včetně řádné konstrukční ochrany dřeva omezující přímé působení srážkové vlhkosti na tyto prvky. Pro omezení vlivu objemových změn je doporučeno při výběru upřednostnit lepený sortiment vykazující nižší objemové změny oproti rostlému dřevu.

Na obr. 4 a obr. 5 jsou patrné důsledky zanedbané konstrukční ochrany dřeva, kdy jsou patrné projevy biotického poškození zejména v místech, kde se shromažďuje voda. Prvotní zásadou pak je u takto exponovaných konstrukcí, jako jsou mostní lávky či konstrukce vystavené exteriéru, umožnit rychlý a bezpečný odtok srážkové vody.

3.2 Nepříznivé účinky nekvalitní výroby a montáže dřevěných prvků

Nekvalitní výroba a montáž se mohou výrazně projevit na celkové funkčnosti konstrukce. Kvalita výroby je důležitým faktorem především u konstrukcí z lepeného lamelového dřeva. Nedodržení předepsaných technologických postupů při výrobě může mít vážný dopad na trvanlivost dřevěných prvků, ale zejména na jejich nosnou funkci. Mezi nejčastější problémy patří použití dřeva s vyšší než předepsanou vlhkostí při výrobě průřezů, volba necertifikovaného lepidla, nedostatečné množství naneseného lepidla na styčných plochách, případně vyvozování nižšího lisovacího tlaku.

Pokud se tyto prvky vyskytují v prostředí s kolísající vlhkostí nebo trvale vysokou vlhkostí, dochází vlivem zatížení k narušení celistvosti a homogenity průřezů a k jejich delaminaci. Dochází ke značnému snížení ohybové tuhosti průřezu, vzniku nadměrných deformací a uvolňování v místech zubových spojů lamel. Nedokonalý prvek není schopen přenášet požadované zatěžovací účinky, je-li takto postiženo větší množství prvků v konstrukci, případně pokud byl podceněn staticko – konstrukční návrh, může tato porucha vést až k havarijnímu stavu.

Jako příklad kombinace výše uvedených nepříznivých vlivů na chování nosné dřevěné konstrukce byla vybrána sportovní hala realizovaná v 90. letech minulého století. Jedná se o objekt o půdorysných rozměrech 29×38,4 m se zastřešením ve tvaru pultové střechy se sklonem 3,2°. V průběhu provozování docházelo opakovaně k zatékání srážkové vody do objektu a při výměně střešní krytiny byla hala vícekrát vyplavena během opakovaných bouřek; nekvalitně vyrobené a montované prvky byly navíc vystaveny výraznému působení nadměrné vlhkosti s opakovaným vysoušením.

Odborný průzkum nosné dřevěné konstrukce zastřešení byl proveden na základě poruchy dřevěné konstrukce – prolomené vaznice, ke kterému došlo po dokončení celkových oprav haly. Průzkum prokázal velmi špatný technický stav konstrukce jako celku a havarijní stav jejích vybraných prvků.

Obr. 7a: Detail poškozené vaznice. Z obrázku je zřejmé, že profil byl již dříve sanován, s ohledem na destrukci je možné konstatovat, že neúspěšně. K porušení došlo zejména v místě zubového spoje lamel a na stykových plochách mezi lamelami.
Obr. 7b: Detail poškozené vaznice. Z obrázku je zřejmé, že profil byl již dříve sanován, s ohledem na destrukci je možné konstatovat, že neúspěšně. K porušení došlo zejména v místě zubového spoje lamel a na stykových plochách mezi lamelami.

Obr. 7: Detail poškozené vaznice. Z obrázku je zřejmé, že profil byl již dříve sanován, s ohledem na destrukci je možné konstatovat, že neúspěšně. K porušení došlo zejména v místě zubového spoje lamel a na stykových plochách mezi lamelami.

Jako nejvážnější se ukázaly defekty střešních vaznic. U jedné vaznice došlo k úplné destrukci prolomením (obr. 7), u několika dalších vaznic se projevily nejen výrazné průhybové deformace (L/125), ale příznaky možného lomu obdobného typu jako u porušené vaznice. Bylo zjištěno, že se porušují zubové lepené spoje lamel v dolní tažené oblasti průřezu (lamely se ve styku vysunují ve vodorovném směru). Lepené spoje lamel nesplňovaly požadavky bezpečné únosnosti. Některé vaznice byly již dříve dodatečně sanovány s použitím mechanických spojů vruty (obr. 7, 8).

Toto opatření nebylo u některých vaznic provedeno v celé navrhované délce vaznice a zejména ne u podpor vaznic opatřených zářezem, kde z důvodu zářezu vznikají tahová napětí kolmo k vláknům, která působí proti soudržnosti lamel.

Na řadě nosných prvků se vyskytovaly výrazné trhliny, jejichž rozsah neodpovídá požadavkům norem. Jednalo se zejména o výskyt v diagonálních prutech vazníků a dolních pásech vazníků v oblasti styků (obr. 9).

Obr. 8: Detail poškozené vaznice. Z obrázku je patrné dělení profilu přesně v místě ozubu, kde vnikají největší namáhání dřeva tahem napříč vláken, které mohlo být iniciátorem poruchy vaznice.
Obr. 8: Detail poškozené vaznice. Z obrázku je patrné dělení profilu přesně v místě ozubu, kde vnikají největší namáhání dřeva tahem napříč vláken, které mohlo být iniciátorem poruchy vaznice.
Obr. 9: Detail profilu dolního pásu vazníku v místě montážního spoje. Je patrné rozlepení profilu v ložných sparách lamel. Taktéž lze pozorovat zcela nezaražené kolíky spoje. Jedná se o „typický“ jev, vyskytující se v převážné většině montážních spojů pásů vazníků.
Obr. 9: Detail profilu dolního pásu vazníku v místě montážního spoje. Je patrné rozlepení profilu v ložných sparách lamel. Taktéž lze pozorovat zcela nezaražené kolíky spoje. Jedná se o „typický“ jev, vyskytující se v převážné většině montážních spojů pásů vazníků.

Na základě provedeného průzkumu a statického výpočtu bylo nutno přistoupit k realizaci úprav nosné dřevěné konstrukce, spočívajících zejména z doplnění ztužidel, doplňkových a distančních prvků pro zajištění stability základních nosných prutů; výměny, resp. zesílení vybraných střešních vaznic, sanace delaminovaných prutů vazníků a posílení vybraných montážních spojů.

3.3 Nepříznivé účinky vnějšího prostředí – uložení na základy

Při osazení dřevěných prvků na základové konstrukce ve vnějším prostředí je třeba velmi pečlivě uvážit konstrukční a materiálové řešení podporového detailu. Dřevěné prvky a jejich přípoje bývají, v souvislosti s přenosem akcí konstrukce do základu, zpravidla silně namáhány. V místě uložení je třeba počítat se zvýšenou vlhkostí – jak zemní v základových konstrukcích, tak i vlhkostí od přímé nebo rozstřikující se srážkové vody. Pro minimalizaci nepříznivého vlivu vlhkosti (zejména napadení dřeva plísní, houbami, případně hmyzem) na podporový detail je nezbytné zajistit odtok vody od kotvení a umožnit rychlé vyschnutí prvků od srážkové vody.

V průmyslové oblasti v blízkosti Brna se nachází jednolodní hala s nosnou dřevěnou konstrukcí, pocházející přibližně z let 1940 až 1942 (obr. 10). V průběhu provozu se měnilo využití – objekt nejprve sloužil jako kotelna pro vytápění průmyslového areálu, později jako kuchyně s jídelnou a v současnosti jako skladovací hala. V této souvislosti byly prováděny jeho dílčí stavebně konstrukční změny. Nosná konstrukce hlavní lodi a opláštění jejích stěn jsou ovšem v původním stavu, prováděnými stavebně-konstrukčními úpravami byly dotčeny v minimální míře.

Obr. 10: Pohled na objekt s původní fasádou
Obr. 10: Pohled na objekt s původní fasádou
Obr. 11: Pohled na sloup objektu po odstranění opláštění z dřevěných prken
Obr. 11: Pohled na sloup objektu po odstranění opláštění z dřevěných prken

Délka haly je 60 m, loď má světlou šířku 22,75 m. Střecha je sedlová s valbami. Nosná dřevěná konstrukce je tvořena hlavními příhradovými rámy osazenými v osových vzdálenostech 5 m, které sestávají ze střešní části – příhradové příčle sedlového tvaru se sklonem 22° a příhradových sloupů proměnné výšky, dále příhradovými nosníky a sloupy ve valbových sekcích, vaznicemi, ztužidly a střešním pláštěm. Jednotlivé pruty příhradových rámů jsou provedeny z řeziva obdélníkového průřezu, a to jako pruty celistvé nebo dvojice prutů celistvých, případně členěných. V dolní části jsou příhradové sloupy kotveny prostřednictvím ocelových botek a svorníků (šroubů) na betonové základové patky (obr. 11). Kotvení stojek je provedeno až na výjimky nad úrovní upraveného terénu u objektu obr. 12).

Nosná dřevěná konstrukce je i po téměř 80letém provozování v dobrém technickém stavu. Odbornou prohlídkou byl zaznamenán pouze malý rozsah poškození dřevěných prvků, a to především lokálně hnilobou v místech zatékání střechou a v oblasti kotvení sloupů.

Podporový detail (obr. 12) je řešen pomocí kotevních profilů z ocelových válcovaných prvků U a kotevních šroubů. Betonové patky jsou ve většině případů nad úrovní upraveného terénu. Opláštění je původní, je prkenné, jednotlivá prkna jsou osazována s překrytím. Původní konstrukční řešení ctí veškeré konstrukční zásady – kotvení nad úrovní terénu, opláštění umožňuje vysychání dřevěných prvků.

Obr. 12: Pohled na uložení sloupu na základovou patku, zde s kotvením v úrovni okolního terénu
Obr. 12: Pohled na uložení sloupu na základovou patku, zde s kotvením v úrovni okolního terénu
Obr. 13: Detail spodní části prvků sloupů. Materiál je degradovaný vlivem působení trvalé vlhkosti.
Obr. 13: Detail spodní části prvků sloupů. Materiál je degradovaný vlivem působení trvalé vlhkosti.

Většina podporových patek je v bezvadném technickém stavu. Problémy s poškozením dřevěných prvků byly zaznamenány pouze v případech, kdy kotvení bylo na úrovni terénu v okolí objektu (pravděpodobně dodatečná úprava) a to pouze tam, kde je osazeno potrubí s odvodem dešťové vody ze střechy (obr. 13). Podložení potrubí cihlami na tomto obrázku ukazuje, že vysoká vlhkost, vyvolávající degradaci dřeva, je zapříčiněna chybným odvodněním střechy se zatékáním po fasádě (sloupu).

3.4 Kombinace nepříznivých vlivů nesprávného skladování a následného napadení dřeva biotickými činiteli byla důvodem pro sanaci střešních vazníků

Uvedené vlivy se nepříznivě projevily na střešní konstrukci haly v obci Česká u Brna půdorysných rozměrů 19,5 × 17,5 m. Konstrukce zastřešení je uložena na železobetonových sloupech, osově vzdálených 4,0 m, rozpětí střešních vazníků je 18,5 m. Lepené vazníky, průřezu 180 × 950 mm, mají vyklenutý tvar se zakřiveným dolním okrajem ve vrcholové oblasti.

Vazníky byly vyrobeny v r. 1986 a poté byly přibližně 5 let nevhodně skladovány ve vnějším prostředí, přikryté asfaltovou lepenkou (obr. 14). Nejvíce byly napadeny koncové části vazníků (obr. 15). V r. 1992 byly vazníky použity v konstrukci zastřešení výše uvedené budovy.

Obr. 14: Zcela nesprávné skladování vazníků před jejich použitím
Obr. 14: Zcela nesprávné skladování vazníků před jejich použitím
Obr. 15: Nejvíce byly poškozeny koncové části vazníků – odběr pro materiálové zkoušky
Obr. 15: Nejvíce byly poškozeny koncové části vazníků – odběr pro materiálové zkoušky

Teprve v r. 2015 byla provedena celková sanace střešní konstrukce haly spočívající zejména v sanaci degradovaných vazníků. Silně narušené části dřeva byly nahrazeny, ve vrcholové oblasti vazníků bylo potřeba provést zesílení pomocí vlepených závitových tyčí eliminujících účinek příčných tahových napětí, napadené koncové části vazníků (obr. 17), působící jako konzoly ve vnějším prostředí, byly odřezány až do oblasti neporušeného dřeva a nahrazeny novým konstrukčním řešením.

Obr. 16: Degradace dřeva vazníku vlivem napadení biotickými činiteli
Obr. 16: Degradace dřeva vazníku vlivem napadení biotickými činiteli
Obr. 17: Koncové části vazníků napadené biotickými činiteli
Obr. 17: Koncové části vazníků napadené biotickými činiteli

3.5 Nepříznivé účinky teplotně vlhkostních změn v interním prostředí

Obr. 18: Pohled na výrazné výsušné trhliny sloupku v interiéru, Brno
Obr. 18: Pohled na výrazné výsušné trhliny sloupku v interiéru, Brno

Změny vlhkosti se projevují objemovými změnami dřeva a případně vznikem výsušných trhlin. U konstrukčních prvků mohou výsušné trhliny výrazně omezit únosnost daného prvku. Norma ČSN 73 2810 specifikuje v požadavku na provádění, že se má dřevo vysušit na vlhkost pokud možno co nejbližší absolutní vlhkosti odpovídající klimatickým podmínkám při provozu konstrukce [5]. V ČSN 73 1702 je specifikováno, že „Pro omezení výsušných trhlin a rozměrových změn musí být vlhkost dřevěných prvků při zabudování ve třídách použití 1 a 2 nejvýše 20 %, ve třídě použití 3 nemá překročit 25 %“ [4]. Při nesplnění těchto podmínek se výrazné hodnoty sesychání vyskytují zejména ve třídě použití 1, kdy dochází k větším vlhkostním změnám v materiálu mající za následek iniciaci výrazných výsušných trhlin či kroucení prvků (obr. 18). Vlivem podstatné změny interních klimatických podmínek může docházet k objemovým změnám a vzniku trhlin i u dlouhodobě zabudovaných a původně neporušených dřevěných prvků. Po zastřešení původního atria proskleným světlíkem v Jurkovičově domě v Luhačovicích (r. 2002) a po změně interních podmínek se vyskytly trhliny a deformace dřevěných prvků (obr. 19, 20), které bylo potřeba sanovat [7].

Obr. 19: Jurkovičův dům v Luhačovicích (stav v r. 2005): Výrazné trhliny průřezů a deformace stropních trámů
Obr. 19: Jurkovičův dům v Luhačovicích (stav v r. 2005): Výrazné trhliny průřezů a deformace stropních trámů
Obr. 20: Jurkovičův dům v Luhačovicích: Trhliny a deformace stropních trámů konzolovitě zasahujících do prostoru restaurace a bazénové haly. Původní atrium bylo v r. 2002 zastřešeno proskleným světlíkem
Obr. 20: Jurkovičův dům v Luhačovicích: Trhliny a deformace stropních trámů konzolovitě zasahujících do prostoru restaurace a bazénové haly. Původní atrium bylo v r. 2002 zastřešeno proskleným světlíkem

Negativní dopad objemových změn se vyskytuje poměrně často také u deskových materiálů na bázi dřeva. V případě aplikace těchto materiálů na větší plochy je nutné provést řádnou dilataci, normativní požadavek udává ČSN EN 13 810-1 tyto hodnoty: „Pro umožnění roztažnosti desek má být ponechána po celém obvodu podlahy dilatační spára o velikosti 2  na každý 1 m délky/šířky podlahy, nejméně však 10 . Poznámka 1 Ve velkých místnostech s délkou anebo šířkou větší než 10 m se mají zajistit dilatační spáry 2 /m na každých 10 metrů.“ [6] V případě absence plošné dilatace poté zvýšená vlhkostní zátěž působící na tyto dílce může způsobit nadměrné vyboulení desek v místě styků podélných/příčných hran desek.

Obr. 21: Pohled na spoj P+D v konstrukci OSB desek podlahy způsobující nadměrné bobtnání projevující se odchylkou místní rovinnosti nášlapné vrstvy, vlhkost 9,3 %, Nové Strašecí
Obr. 21: Pohled na spoj P+D v konstrukci OSB desek podlahy způsobující nadměrné bobtnání projevující se odchylkou místní rovinnosti nášlapné vrstvy, vlhkost 9,3 %, Nové Strašecí
Obr. 22: Detail P+D spoje OSB desky odebraného z podlahy při 48hod aklimatizaci 20 °C, 50%, patrná výrobní dilatační spára
Obr. 22: Detail P+D spoje OSB desky odebraného z podlahy při 48hod aklimatizaci 20 °C, 50%, patrná výrobní dilatační spára

3.6 Vnitřní prostředí se zvýšenou vlhkostní zátěží v důsledku zátoků, či kondenzací

V případě nekvalitního návrhu, resp. nekvalitního provádění dřevěných konstrukcí umístěných v interiéru staveb je příčinou zvýšené vlhkosti dílců výskyt zatékání vody do konstrukce nebo kondenzací vzdušné vlhkosti na místech s nižší povrchovou teplotou.

Obr. 23: Pohled na zanedbanou údržbu vlivem zatékání do krovu, zátoky na bednění, ZŠ Pionýrská, Brno
Obr. 23: Pohled na zanedbanou údržbu vlivem zatékání do krovu, zátoky na bednění, ZŠ Pionýrská, Brno
Obr. 24: Lokální míst zátoků, střešní plášť, odběr místa plodnice Gloeophyllum, Praha, Hanusova
Obr. 24: Lokální míst zátoků, střešní plášť, odběr místa plodnice Gloeophyllum, Praha, Hanusova

Obr. 25: Pohled na výskyt plísní na povrchově zkondenzované vlhkosti OSB záklopu střešní konstrukce, infiltrace vzduchu, Říčany u Brna
Obr. 25: Pohled na výskyt plísní na povrchově zkondenzované vlhkosti OSB záklopu střešní konstrukce, infiltrace vzduchu, Říčany u Brna
Obr. 26: Naprostá deformace pozednice vlivem zátoků a neprováděné pravidelné údržby krovové s oustavy, Těšany
Obr. 26: Naprostá deformace pozednice vlivem zátoků a neprováděné pravidelné údržby krovové s oustavy, Těšany

3.7 Některé poznatky z působení dřevěných konstrukcí historických staveb

Zásadní poznatky z hlediska dlouhodobého působení dřevěných konstrukcí lze získat z průzkumu a diagnostiky historických konstrukcí. Specifickou skupinu představují historické kostely a kaple. Mnoho z těchto konstrukcí působilo dlouhodobě v nepříznivých podmínkách bez náležité údržby. Zatékání do střešních, stěnových a základových konstrukcí byly hlavní příčinou degradace dřeva konstrukčních prvků a částí a někdy i havarijního stavu celého objektu. Byly prováděny nekvalifikované zásahy do konstrukcí spočívající v odstraňování některých nosných prvků, nahrazování původních dřevěných prvků jinými z nekvalitního dřeva, v některých případech i napadeného dřevokazným hmyzem. Původní spoje tesařského typu se necitlivě nahrazovaly spoji, které se neslučovaly s historickým charakterem konstrukce. Přes uvedené a další nepříznivé faktory převážná většina dřevěných historických kostelů je funkční. Dřevo je materiálem, který má odolnost a trvanlivost i příznivé vlastnosti z hlediska případné sanace.

Obr. 27: Historický kostel sv. Antonína Paduánského na Prašivé (1640)
Obr. 27: Historický kostel sv. Antonína Paduánského na Prašivé (1640)
Obr. 28: Použití nekvalitního a neodkorněného dřeva při opravě konstrukce – zavlečení dřevokazného hmyzu do konstrukce (tesařík krovový)
Obr. 28: Použití nekvalitního a neodkorněného dřeva při opravě konstrukce – zavlečení dřevokazného hmyzu do konstrukce (tesařík krovový)
Obr. 29: Konstrukce krovu historického kostela na Prašivé – vkládání prvků (rozpěry) z nekvalitního dřeva, některé prvky byly již napadeny dřevokazným hmyzem
Obr. 29: Konstrukce krovu historického kostela na Prašivé – vkládání prvků (rozpěry) z nekvalitního dřeva, některé prvky byly již napadeny dřevokazným hmyzem

V rámci evropského grantu „Rescuing the Hidden European Wooden Churches Heritage“ (2006) se autoři příspěvku podíleli na průzkumu historických kostelů v oblasti Slezska [8]. Hlavním předmětem průzkumu byl kostel sv. Antonína Paduánského na Prašivé v Beskydách z r. 1640.

4. Závěr

Správně navržené a kvalitně provedené dřevěné konstrukce mohou spolehlivě působit i v nepříznivých podmínkách po celou dobu jejich předpokládané životnosti. Výsledky průzkumu a diagnostiky řady historických konstrukcí tento závěr potvrzují. Pokud vyloučíme havarijní případy konstrukcí, kdy je již jejich sanace nebo rekonstrukce nereálná (zpravidla výrazné narušení nebo zničení konstrukce požárem, dále povodněmi v případě lávek a mostů, výrazné narušení dřeva biotickými činiteli například ve sklepních a suterénních prostorách budov), je jejich sanace možná (většinou se jedná o narušení lokálních prvků a částí konstrukce). Zásadní je vždy vyhodnocení prostorové tuhosti a stability konstrukce. V případě, že se ukáže prostorová tuhost jako nevyhovující (poměrně častý případ), je zabezpečení konstrukce nutné, což zpravidla ale není konstrukčním problémem.

5. Literatura a použité materiály

  1. ČSN EN 1995-1-1. Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla – Společná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. 2006.
  2. ČSN EN 1995-2. Navrhování dřevěných konstrukcí – Část 2: Mosty. 2006.
  3. Straka, B., Šmak, M.: Dřevo a konstrukce, Dřevostavby 2015, Sborník přednášek, Volyně 2015.
  4. ČSN 73 1702. Navrhování, výpočet a posuzování dřevěných stavebních konstrukcí – Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby. 2007.
  5. ČSN 73 2810. Dřevěné stavební konstrukce. Provádění. 1993.
  6. ČSN EN 13810-1. Desky na bázi dřeva – Plovoucí podlahy – Část 1: Specifikace užitných vlastností a požadavky. 2004.
  7. Novotný, M., Straka, B.: Průzkum stavu nosných prvků a návrh jejich sanace v objektu „Jurkovičův dům“ v Luhačovicích, 2005.
  8. Tampone, G., Semplici, M.: Rescuing the Hidden European Wooden Churches Heritage: Straka, B., Vaněrek, J., Hradil, P., Vejpustek, Z., str. 109–120, 2006.
 
Komentář recenzenta Ing. Martin Hataj, doc. Ing. Petr Kuklík, CSc., ČVUT Praha, pracoviště UCEEB

Autoři v článku představují příklady dřevěných konstrukcí vystavené nepříznivým podmínkám. V textu jsou popsány problémy konstrukcí při nedodržení technologických i konstrukčních zásad, údržby a zásad skladování materiálu. Text je podpořen názornými fotografiemi z praxe.
Článek je po obsahové i formální stránce zpracován kvalitně, přehledně a srozumitelně. Zároveň dokládá důležitost konstrukční ochrany, která je v případě dřevěných staveb stěžejní.

English Synopsis
Behaviour of Timber Structures in Adverse Conditions

Survey of the real impact of historical and older constructions and constructions realized in the present period clearly shows that wood and wood-based materials are among efficient and still promising construction materials. The paper is compiled mainly on the basis of the knowledge gained during the verification of the properties of structures, in whose design and implementation the authors participated, and on the evaluation of the results of the survey of structures for the purpose of their remediation or reconstruction.

 
 



ZOBRAZIT PLNOU VERZI
© Copyright Topinfo s.r.o. 2001-2019, všechna práva vyhrazena.