Složitá rekonstrukce staršího bytového domu
V prosinci byla dokončena rozsáhla rekonstrukce bytového domu z 30. let minulého století. Investor s architektem se snažili o moderní vizáž interiéru i fasády, která si vyžádala řadu náročných úprav a nových konstrukcí, jež musely být konzultovány se statikem. Významné kroky náročné rekonstrukce bytového domu jsou v článku podrobně popsány.
1. Úvod
Dům z třicátých let minulého století se nachází na předměstí Brna. Investor s architektem zde chtěli ctít tradici původní stavby a přesto jí dát moderní vizáž v interiéru i na fasádě, což si vyžádalo celou řadu náročných úprav a nových konstrukcí, které musely být konzultovány se statikem.
2. Popis objektu
Obrázek 1: Pohled z ulice na dům před rekonstrukcí
Obrázek 2: Pohled ze dvora na dům před rekonstrukcí
Jedná se o řadový rodinný dům (Obrázek 1. a Obrázek 2.) obdélníkového půdorysu o šířce 7,00 m a délce 13,70 m. Dům má 1 podzemní podlaží, 2 nadzemní podlaží a půdu. Podzemní podlaží sloužilo jako sklepní prostory a garáž pro jedno stání, nadzemní podlaží jako bytové jednotky 2+1, a půdní prostor jako sklad. Stáří objektu se odhaduje okolo 80 let.
Nosné zdivo rodinného domu bylo provedeno z cihel plných tlouštěk 300 a 450 mm. Základy nosných zdí jsou z prostého betonu. Vodorovné konstrukce tvořily dřevěné stropy vyjma stropu nad podzemním podlažím, který byl proveden jako monolitický betonový trámový. Schodiště je dvouramenné betonové, umístěné v zadní části domu.
Střešní konstrukce byla sedlová střecha, vytvořena pomocí kombinace vaznicového krovu se stojatou stolicí a jednoduchého vzpěradla. Vzpěradlo vynášelo vrcholovou vaznici a zajišťovalo příčnou tuhost krovu. Stojatá stolice, složená z kleštin a sloupků, vynášela střední vaznice. Krytina střešní konstrukce sestávala z pálených tašek.
3. Stav před rekonstrukcí
Prohlídkou na místě samém bylo zjištěno, že stav domu byl po statické stránce velmi dobrý. Základy byly odhaleny a měli dostatečné rozměry i pro budoucí rekonstrukci. V suterénu nad základy nebyly zjištěny žádné poruchy – ani statické (trhliny ve zdivu nebo v podlaze), ani vlhkostní (případné zatékání vody či zvýšená vlhkost zdiva). Také nosné zdivo a příčky nevykazovaly žádné poškození (trhliny).
Železobetonový trámový strop nad 1. PP (suterénem) byl bez viditelného poškození. Pouze železobetonová deska, zejména v místech stávající garáže, obsahovala trhliny kolmo na trámy, které byly z hlediska statického nevýznamné (poddimenzovaná rozdělovací výztuž).
Při prohlídce na místě samém byl dům ještě obýván nájemníky, proto byl strop nad 1. NP nepřístupný. Podlaha půdy (strop nad 2. NP) se podařilo na několika místech odkrýt pomocí sond (dle [1]). Ze sond se dal zjistit stav zhlaví trámů a skladba konstrukce. Zhlaví trámu byla bez známek zatékání srážkové vody nebo napadení škůdci.
Osová vzdálenost trámů, měřená v každé sondě nalevo a napravo, se pohybovala od 1000 do 1250 mm. Dalo se předpokládat, že dřevěný strop nad 1. NP bude mít podobnou konstrukci, pouze jinou podlahovou vrstvu.
4. Navrhované úpravy
Investor požadoval provést rekonstrukci tak, aby v domě vzniklo více bytových jednotek, které by mohl dále pronajímat. Vznikl tak bytový dům se třemi byty, z nichž ten největší je určen pro majitele.
V suterénu místo garáže a skladů vznikla bytová jednotka 1+KK (garsoniéra). Byt pro majitele byl vyřešen jako mezonetový, rozkládající se na celém prvním a druhém nadzemním podlaží, která jsou spojena soukromým vnitřním schodištěm. Byt má dále možnost přístupu na zahradu pomocí terasy a ve 2. NP je nový balkón. Velký prostor v podkroví byl využit jako loftový byt pro studenty.
Výše popsaná rekonstrukce, při které se čerpalo z [1], [2], [3] a [4], si vyžádala následující úpravy:
Obrázek 3a: Stávající železobetonový průvlak zesílený ocelovými profily – stav po instalaci zesílení
Obrázek 3b: Stávající železobetonový průvlak zesílený ocelovými profily – schéma úpravy
- vybourání ostění pod průvlakem v 1. NP,
- vytvoření nový dveřních a okenních otvorů včetně překladů,
- vybourání konstrukce světlíku po celé výšce domu,
- zesílení stávajících dřevěných stropů nad 1. NP a 2. NP,
- provedení nové terasy v 1. NP a nového balkónu ve 2. NP,
- realizace nové střešní konstrukce a
- provedení nové stropní konstrukce loftu a zesílení základů.
4.1 Vybourání ostění pod průvlakem v 1. NP
Vzhledem ke změně dispozice v 1. NP mezi budoucí kuchyní a halou s vnitřním schodištěm bylo potřeba odstranit obě ostění pod stávajícím průvlakem (viz Obrázek 3.). Na straně u komínového tělesa (Obrázek 4.) se jednalo o odstranění ostění délky 400 mm a na straně u schodišťové stěny délky 200 mm (Obrázek 5.).
Stávající železobetonový průvlak obdélníkového průřezu měl světlé rozpětí 2600 mm a po vybourání jeho ostění došlo ke zvětšení jeho rozpětí na 3200 mm. Průvlak na obou koncích přecházel do věnců. Komínové těleso obsahovalo 3 komínové průduchy o průměru 150 mm. Bylo rozhodnuto, že se průvlak zesílí ocelovými příložkami profilu U, zarovnanými k jeho dolnímu líci. Příložky byly umístěny po obou stranách průvlaku a pak se sešroubovaly. Příložky jsou nadimenzovány na přenesení kompletního zatížení ze stávajícího průvlaku na nové rozpětí, včetně tíhy jeho samého. Spolupůsobení s původním železobetonovým průvlakem je uvažováno pouze jako rezerva. Z důvodu zvětšení zatížení v novém uložení bylo třeba provést úpravy nového uložení.
Uložení na straně komínového tělesa bylo tvořeno kapsou, do které se uložila ocelová příložka. Sešroubování příložek bylo provedeno pomocí svorníků, kde dva z nich byly vedeny přesně v ose prvních dvou průduchů, které byly předtím vyplněny betonovou směsí. Vyplnění průduchů betonovou směsí jednak zamezí budoucímu využití průduchů (nebezpečí rozšíření požáru nebo úniku spalin) a jednak zesílí komínové těleso pro přenesení reakce z příložek. Uložení na straně schodišťové stěny bylo provedeno uložením příložek na celou šířku stěny tloušťky pouze 250 mm a bylo ještě posíleno dvěma ocelovými sloupky (každému sloupku přísluší jedna příložka), které jsou nadimenzovány na přenesení celé reakce z příložek. Schodišťová stěna by tak neměla být namáhána výrazně více než dosud.
Sloupky byly uloženy do drážky ve schodišťové stěně tak, aby se ve stěně celé schovaly. Ve spodní části byly sloupky opatřeny patním plechem a uloženy přes podmazání na železobetonový trámový strop nad 1. PP. Patní plech byl ještě dodatečně přikotven k želebetonovému stropu pomocí chemicky kotvených svorníků.
Obrázek 4: Nové ostění pod zesíleným průvlakem – strana u komínového tělesa
Obrázek 5: Nové ostění pod zesíleným průvlakem – strana u schodišťové stěny
Obrázek 6: Nové okenní otvory ve dvorní části
4.2 Vytvoření nových dveřních a okenních otvorů
Nadokenní překlady se nacházejí v obvodové nosné stěně v 1. NP a ve 2. NP (oba viz Obrázek 6.); jsou umístěny v zadní části domu směrem do zahrady. Nové okenní otvory o světlosti 2850 mm vznikly zazděním vstupu na balkón a odstraněním pilíře mezi původním okenním a dveřním otvorem (vstupy na balkóny). Před započetím prací bylo nutno opatrně vybourat pilíř při vstupu na původní balkón včetně balkónové desky ve 2. NP a poté vybourat pilíř při vstupu na původní balkón a balkónovou desku v 1. NP (oba viz Obrázek 2.). Při vybourávání se ponechalo původní nosné obvodové zdivo zahradní části, které bylo vybouráno až po vybudování překladů. Dále se musely obnažit stropní trámy stropů nad 1. NP a nad 2. NP, čímž nemusely být při budování překladů podepírány stropy (maximální odlehčení konstrukce). Překlady byly tvořeny čtyřmi ocelovými profily tvaru I, které byly na spodní hraně spojeny na několika místech pásovinou.
Nadedveřní překlady se nachází ve střední nosné stěně v 1. NP a ve 2. NP. Pro prováděcí firmu byly překlady zpracovány ve dvou variantách: Prefabrikované železobetonové překlady, nebo ocelové profily. Výběr varianty byl na zhotoviteli.
4.3 Vybourání konstrukce světlíku po celé výšce domu
Světlík obdélníkového půdorysu o rozměrech 1,80 × 1,10 m se nacházel na rozhraní se sousedním rodinným domem tak, že zasahoval do obou domů stejnoměrně. Světlík sloužil jako odvětrávací šachta pro WC a koupelny obou rodinných domů. Pro rozšíření obytné plochy investor požadoval zrušení své poloviny světlíku. Světlík byl tvořen zdivem tloušťky 300 mm v 1. PP, v nadzemních patrech zdivem tloušťky 150 mm. Jeho odbourání proběhlo odshora dolů. V každém patře se pak provedlo dozdění obvodového zdiva tloušťky 300 mm odspodu nahoru.
Obrázek 7: Odbouraný světlík a část stávajícího trámového stropu nad 1. PP
Věnec nebylo nutno vytvářet, protože byl součástí světlíku (Obrázek 7.). Základ pod štítovou stěnu nebyl součástí světlíku, takže byl vytvořen nový. Zdivo světlíku v 1. PP tloušťky 300 mm tvořilo podporu trámovému stropu, proto zde byla nutná zvýšená opatrnost při bouracích pracích. Trám spočívající na stěně světlíku byl odbourán i s deskou v přilehlých polích a při odbourávání se zachovala původní výztuž. Nová dobetonávka – železobetonová deska – byla podepřena na všech čtyřech stranách. První podporou je štítová stěna, která byla po odbourání světlíku dozděna. Na protější straně tvořil podporu trám původního stropu, ze kterého vycházela původní výztuž desky. Původní hladká výztuž mohla být zkrácena tak, aby měly vyčnívající konce výztuže minimální stykovací délku. Poslední podpory po bocích byly ocelové profily L, které byly na straně štítové stěny prostě uloženy, a na straně trámu přichyceny pomocí třech svorníků k původním železobetonovým průvlakům.
4.4 Zesílení stávajících dřevěných stropů nad 1. NP a 2. NP
Obrázek 8: Strop nad 1. NP před spřažením – spřahovací vruty s KARI sítí
Dřevěné trámové stropy se nacházejí mezi 1. NP a 2. NP (Obrázek 8.), a 2. NP a 3. NP. Projektant upravil dispozici tak, že došlo k odbourání starých příček a navržení příček nových, které jdou často kolmo ke směru dřevěných trámů. Dřevěné stropy bylo nutno zesílit.
Navržena byla varianta spřažení dřevěných trámů s betonovou deskou. Jako spřahovací prostředek byly zvoleny vruty, které byly umístěny na každém trámu symetricky ve dvou podélných řadách, které určil statický výpočet.
Na dřevěných trámech byl osazen záklop z dřevěných fošen, na který se vybetonovala spřažená deska. Mezi desku a záklop se nevkládaly separační vrstvy (např. PVC fólie), protože by bylo narušeno tření mezi záklopem a deskou. Bylo ovšem zabráněno protečení betonu skrze záklop (platilo pouze pro větší otvory).
Deska, vyztužena KARI sítí, byla zasekána do okolního zdiva mimo komínová tělesa. U stropní konstrukce ve 2. NP se betonová deska prodloužila i o práh okenního otvoru v pokoji směrem do zahradní části. V těchto místech deska slouží jako železobetonový práh pod ocelovými nosníky vynášejícími balkón (viz kapitola 4.5).
4.5 Provedení nové terasy v 1. NP a nového balkónu ve 2. NP
V 1. NP v zadní části domu byla plánována nová terasa (Obrázek 10.). Terasa měla v půdoryse tvar L, kde vnitřní roh byl zaoblen. Délka přiléhající části k rodinnému domu kopíruje nový okenní otvor a délka zahradní části je podél hranice se sousedním objektem. Šířka terasy je 1,14 m. Nosnou konstrukci tvoří ocelová konstrukce doplněná železobetonovou deskou. Terasa byla opatřena skleněným zábradlím bez sloupků, které bylo možné přichytit k nosné ocelové konstrukci.
Nad terasou v 1. NP byl vybudován ve 2. NP nový balkón (Obrázek 10. a Obrázek 15.). Balkón má vyložení 1,19 m a šířku téměř shodnou se světlostí přilehlého okenního otvoru.
Obrázek 9: Konstrukce balkónu ve 2. NP – osazení hlavních nosníků
Obrázek 10: Konstrukce balkónu ve 2. NP – před betonáží železobetonové desky
Nosná konstrukce balkónu je složena ze čtyř ocelových profilů, mezi které se vybetonovala deska stejné výšky, jako jsou výšky ocelových profilů. Ocelové profily jsou doplněné z obou stran přivařeným profilem tvaru L, které sloužily k vytvoření uložení desky. Ocelové profily jsou na straně balkónu konzolově vyloženy a na straně domu jsou sešroubovány pomocí svorníků k dřevěným trámům spřaženého stropu 2. NP (Obrázek 9.). Otvory pro svorníky ve spřažené desce a dřevěných trámech byly vynechány před betonáží spřažené desky stropu ve 2. NP. Poloha ocelových profilů byla dána polohou dřevěných trámů.
Pro výškovou rektifikaci ocelových profilů, tvořících balkón, byla spára mezi spřaženou deskou a ocelovými profily vyplněna dřevěnými prkny (variantně ocelovými plechy) požadované tloušťky po celé ploše ocelového profilu.
Ocelová konstrukce balkónu je po obvodě doplněna lemováním, do kterého se přichytilo skleněného zábradlí.
4.6 Realizace nové střešní konstrukce
Přepočet stávající střešní konstrukce ukázal, že pro stávající zatížení (drážková pálená krytina a bednění) byla konstrukce vyhovující, nicméně s prakticky nulovou rezervou. Projekt vyžadoval zateplení konstrukce umístěné na krokvích, což krov nebyl schopen přenést. Proto bylo rozhodnuto o snesení stávajícího krovu a vytvoření krovu nového.
Obrázek 11: Montáž ocelového prvku spojujícího sloupky pod středovými vaznicemi
Nosná konstrukce krovu sestává z pozednic, dvou středových vaznic a jedné vrcholové vaznice. Pozednice je z dřevěného trámu, zatímco vaznice byly tvořeny dvěma ocelovými profily tvaru písmene U, které byly svařeny do uzavřeného profilu. Všechny vaznice byly na obou koncích podporovány sloupky z profilu Jäkl (Obrázek 11.).
Sloupky pod středovými vaznicemi vedou přes všechny podlaží až k betonovému trámovému stropu nad suterénem, do kterého byly prostřednictvím patní desky zakotveny pomocí chemicky kotvených svorníků. Výjimku tvořil sloupek v místě schodišťové stěny, který vede do železobetonového prahu, který roznáší sílu ze sloupku do stropní betonové desky nad schodištěm (Obrázek 11.).
Sloupky pod středovými vaznicemi jsou spojeny táhlem z profilu Jäckl, který vynáší sloupek vedený z vrcholové vaznice. Tento sloupek byl zavětrován pomocí pásové oceli k táhlu.
Původní komínová tělesa byla rozebrána až na úroveň půdy a znovu vyzděna tak, aby se komínové průduchy vyhnuly ocelovému táhlu. Nové železobetonové věnce v komínových tělesech v úrovni táhla zaručovaly, aby táhla byla vodorovně neposuvná.
Táhlo na druhé straně krovu bylo přivařeno k nově vzniklým dvěma úložným prahům a byly pomocí chemicky kotvené výztuže spojeny se stropní deskou nad schodištěm, aby opět zajistily neposuvnost ve vodorovném směru.
Spojení vaznic se sloupky není svařované – prvky na sobě volně leží a proti pohybu jsou zajištěny pomocí zarážek – čtvercových tyčí, které se navařily jednak k vaznicím pro zamezení pohybu ve směru vaznice a jednak ke sloupkům prostřednictvím roznášecího plechu k zamezení pohybu kolmo k vaznicím.
Na středovou vaznici se v místech styku s krokvemi přivařil ocelový plech s otvorem pro svorník. Svorník spojil ocelový plech a dřevěnou krokev a zajistil neposuvné uložení krokve ve svislém i vodorovném směru. Podobný detail pak byl vytvořen i pro styk středové vaznice směrem do ulice s krokvemi vikýře.
Krokve běžné i krokve vikýře jsou dřevěné a jejich počet a poloha se řídila stavební částí.
4.7 Provedení nové stropní konstrukce loftu a zesílení základů
V prostoru půdy byla dostatečná výška k vytvoření dalšího pokoje (Obrázek 12. a Obrázek 13.) s podlahou ve výšce cca 2500 mm nad podlahou stávající půdy (3. NP). Tato stropní konstrukce nad 3. NP je vynášena dřevěnými trámy, které jsou položeny na jedné straně prostřednictvím stropní desky nad schodištěm na stěny schodiště a na druhé straně na nově vytvořený ocelový průvlak mezi komínovými tělesy. Ocelový průvlak byl uložen na zdivo komínových těles při jejich vyzdívání.
Obrázek 12: Dokončené podkroví s viditelnými krokvemi
Obrázek 13: Podkroví s konstrukcí stropu loftu
6. Závěr
Ze statické stránky objekt před rekonstrukcí nevykazoval žádné poruchy, a proto mohly být výše uvedené stavební úpravy realizovány. Stav domu po rekonstrukci zachycují Obrázek 14. a Obrázek 15. Práce byly prováděny odbornou prováděcí firmou se zkušenostmi s rekonstrukcemi a při dodržování bezpečnosti práce, ochrany a zdraví.
Obrázek 14: Uliční část domu po dokončení rekonstrukce
Obrázek 15: Zahradní část domu po dokončení rekonstrukce
Závěrem autoři považují za důležité opět zopakovat, že je velmi důležitá úzká spolupráce investora, inženýrského geologa, statika a architekta. V tomto případě fungovala spolupráce nadstandardně.
Na konstrukční zvládnutí rekonstrukcí mají mimořádný vliv zejména detaily, na nichž je založena proveditelnost a ohleduplnost úprav vůči původním konstrukcím. Nezvládnuté detaily a technologické postupy znehodnocují i architektonicky a staticky dobrý návrh a vyvolávají oprávněně nedůvěru k výslednému dílu.
Poděkování
Článek byl vytvořen v rámci řešení projektu č. LO1408 „AdMaS UP – Pokročilé stavební materiály, konstrukce a technologie“ podporovaného Ministerstvem školství, mládeže a tělovýchovy v rámci účelové podpory programu „Národní program udržitelnosti I“.
Literatura
- PUME D., ČERMÁK F. A KOL.: Průzkumy a opravy stavebních konstrukcí. ARCH Praha 1993
- BAŽANT Z., KLUSÁČEK L.: Statika při rekonstrukcích objektů. 6. vydání. CERM Brno 01/2015
- RYBICKI, R.: Schäden und Mängel an Baukonstruktionen. Werner-Verlag, Düsseldorf 1972
- WITZANY, J.: Poruchy a rekonstrukce zděných budov. Technická knižnice autorizovaných inženýrů TK 17, ČKAIT Praha, 1999
- KOLÁČEK, J., BAŽANT, Z. Složitá rekonstrukce staršího bytového domu, XXVII. mezinárodní sympozium SANACE 2017, Sborník příspěvků, Brno, květen 2017, ISBN 978-80-214-5499-6, str. 91–101.
In December of year 2016 has been finished the extensive reconstruction of the multi-family house built in the thirties of last century, located in the district Žabovřesky of the city Brno. Investor with architect desired the modern appearance of interior and facade of the house, which involved a number of difficult renovations and new structures that had to be consulted with structure engineer. The significant steps of the reconstruction of the multi-family house are described in detail in this contribution.