Návrh ploché dřevěné střechy dle pravidel CSS
Slovenský Cech strechárov Slovensko (dále jako CSS) sestavil odborně technickou komisi s cílem sestavit doplňující pravidla CSS pro konstrukce plochých střech ze dřeva a v dřevostavbách. Inspirací jsou aktuálně platné STN normy, doplněné příklady skladeb konstrukcí a detailů ze zemí D-A-CH, které mají dlouholetou tradici s dřevem jako materiálem ve stavbách.
V architektuře 20. století, ale i v současné moderní architektuře sledujeme vysokou popularitu konstrukcí plochých střech u masivních zděných a monolitických konstrukcí. Je tedy logické, že existuje mnoho praktických pravidel pro tento typ konstrukcí plochých střech. U konstrukcí plochých střech ze dřeva a v dřevostavbách se v českých a slovenských zemích nevyskytuje tolik technických pravidel a doporučení z důvodu ztráty tradic pro tento materiál a detaily v období socialismu. Poptávka po nízké ceně tedy v nedávné minulosti umožnila realizaci projektů plochých střech ze dřeva a v dřevostavbách, které jak z důvodu nesprávného návrhu, tak i kvůli chybám v realizaci vedly ke vzniku škod na konstrukcích.
Historie vývoje plochých střech nejen ze dřeva
Obr. 1: Řez plochou střechou dvouplášťovou střechou s provětrávanou mezerou, dle projektů arch. Gaberela s vnitřním odtokovou vpustí, zdroj ETH Curych, Schweizerische Bauzeitung 1932
Konstrukce plochých střech získaly svoji vysokou popularitu již na počátku 20. století v období secese a následně i v období funkcionalismu. První projekty v alpských zemích změnily v některých regionech tradiční ráz domů se šikmými střechami na domy se střechami plochými. Dobrým příkladem je kanton Graubünden ve Švýcarsku, kde ve městě Davos vznikly první projekty domů, které až do dnešní doby změnily ráz tohoto světově známého města. Projekty jako Sanatorium Schatzalp (stavba 1898 až 1900), kde se snoubí krása na svou dobu revoluční železobetonové konstrukce s dvouplášťovou plochou střechou s dřevěnou konstrukcí navrženou architekty O. Pfleghard a M. Haefeli. Nebo projekty arch. R. Gaberela, jako např. přestavba radnice města Davos z roku 1926 [2]. V tuzemsku jsme nebyl pozadu, už mezi lety 1914 až 1918 vznikl projekt Baureovy vily od A. Loose (1914–1918). Jedná se o první objekt na území bývalého Československa s plochou střechou [7]. I v zahraničí v alpských zemích došlo v tehdejší moderní výstavbě k revoluci v podobě plochých střech a nahrazení těch šikmých, např. radnice ve městě Davos v CH od arch. R. Gaberela [3]. Tyto konstrukce vydržely díky kvalitnímu plánování a provedení do dnešních let a potvrdily tak za skoro století své existence i svou funkčnost a možnost energetické sanace na moderní standardy. Styl některých těchto staveb učaroval i filmařům, a proto se tyto stavby staly i kulisami známých filmů, jako např. budova Sanatoria Schatzalp [4].
Obr. 2 Historický výkres řezu východním křídlem budovy Sanatoria Schatzalp, zdroj: e-periodica, ETH Curych, Schweizerische Bauzeitung, Band 39, Nr. 2/1902, pohled na budovu v zimním období, zdroj Wikipedia
2. Realita staveb u konstrukcí plochých dřevěných střech na Slovensku posledních let
V rámci dynamicky rozvíjejícího se realitního trhu došlo v posledních letech k rozvoji výstavby rodinných a bytových domů v okolí velkých měst na Slovensku, převážně pak v Bratislavě. V rámci tlaku požadavku nízké ceny a rychlosti realizace došlo k výběru jednoplášťové neprovětrávané ploché střechy s tepelnou izolací v oblasti nosné konstrukce bez tepelné izolace nad nosnou konstrukcí. Právě u této konstrukce došlo k chybám jak při jejím výběru v době plánování projektu, tak i při realizaci samotné. Především v podobě chyb ve vytvoření dokonalé vzduchotěsné obálky budovy, tak i k opomenutí několika detailů, které způsobily konvekci vodní páry do konstrukce. Dalším z významných faktorů pro škody u těchto konstrukcí bylo zanesení vlhkosti do konstrukce během fáze stavby v podobě srážkové vody. Znamením tedy byly průhyby svrchního pláště a tvorba kaluží, a i kolapsy svrchního dřevěného záklopu v rámci dřevěné konstrukce ploché střechy. Takových objektů byly až stovky a jsou v rámci odborné veřejnosti na Slovensku běžně citována jména těchto developerských projektů.
3. Pravidla slovenského Cechu strechárov – návrh nové kapitoly pro ploché střechy ze dřeva a v dřevostavbách
V rámci každoroční konference Strechy konané slovenským Cechem strechárov SK (dále jako CSS) dochází k prezentacím trendů, novinek i projektů realizovaných na Slovensku. Na konferenci Strechy v roce 2022 byly pak prezentovány i množící se problémy ohledně projektů s typem jednoplášťové neprovětrávané ploché střechy s tepelnou izolací v oblasti nosné konstrukce bez tepelné izolace nad nosnou konstrukcí. Tato prezentace vyvolala velkou diskusi, která byla podnětem pro vznik technické komise. Ta by se zaobírala vznikem dodatečné kapitoly pro pravidla návrhu a realizace plochých střech ze dřeva v dřevostavbách. Členy komise jsou nejen zástupci výrobců materiálů pro ploché střechy, ale i zástupci zhotovitelů těchto konstrukcí a také zástupci akademické obce (momentálně jen STU Bratislava, v budoucnu snad i TU Žilina a TU Zvolen).
V minulosti byla u nás přerušena tradice vztahu ke dřevu. V posledních letech dochází k větší popularizaci oboru dřevostaveb a dřeva jako trvale obnovitelného zdroje stavebního materiálu a uvědomění si, jakou je dřevo strategickou surovinou. V našich sousedních západních zemích jako Rakousko a Německo došlo k zachování a rozvinutí dřevozpracujícího průmyslu. S tím spojeným věděním ohledně správného plánování a provádění konstrukce ze dřeva nejen rodinných, bytových a průmyslových objektů, ale i částí těchto konstrukcí, jako jsou ploché střechy. Pro návrh nové kapitoly jsou tedy užívány nejen aktuální STN a ČSN normy, ale i zahraniční normy a pravidla ze zemí jako je Německo (normy DIN a příslušné směrnice) a Švýcarsko (normy SIA a směrnice jako Gebäudehülle Schweiz).
Pro základní přehled o aktuálních konstrukcích plochých střech tedy i technické komisi CSS (dále jako TK CSS) pro téma plochých střech ze dřeva slouží směrnice Informationsdienst Holz Flachdächer in Holzbauweise z roku 2019 [5]. V tabulce č. 1 je uveden přehled základních typů dle německé směrnice od Informationsdienst Holz, která byla vytvořena jak komisí stavebních fyziků a zástupců výrobních firem, tak i akademické obce v DE.
| Typ | Skladba |
|---|---|
| Typ I – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací nad nosnou konstrukcí |  |
| Typ II – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací v oblasti nosníků a s tepelnou spádovou izolací nad nosnou konstrukcí |  |
| Typ III – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací v oblasti nosné konstrukce bez tepelné spádové izolace nad nosnou konstrukcí |  V zemích D-A-CH jako riziková s minimálním užitím |
| Typ IV – dvouplášťová plochá střecha se separátní provětrávanou mezerou |  |
| Typ V – dvouplášťová plochá střecha s provětrávanou mezerou v oblasti nosníků a tepelné izolace |  |
Před posuzováním jednotlivých typů konstrukcí musela komise jako jeden ze „startovních“ úkolů varovat před rizikovou konstrukcí jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací v oblasti nosné konstrukce bez tepelné spádové izolace nad nosnou konstrukcí (typ III), která u našich západních sousedů není přímo zakázána, ale je brána jako konstrukce vysoce náchylná k poškození v důsledku degradace svrchního dřevěného záklopu, jež bylo prokázáno i v průběhu posledních dekád. TK CSS proto formulovala článek, který vyšel v časopise Strechár v listopadu 2023 [6].
Typ I – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací nad nosnou konstrukcí
Tato konstrukce se nejčastěji vyskytuje jak na stavbách na Slovensku a v Česku, tak hlavně celosvětově a její řešení je i prezentováno v rámci výrobců CLT panelů. Pro tuto normu je zavazující stanovisko a posouzení vlhkostně teplotní bilance dle Glaserovy metody a normy STN 73 0540 – část 2 a i u členů TK CSS je zde asi shoda na schválení této konstrukce pro chystaná pravidla CSS pro konstrukce plochých střech. Německá norma DIN 4108-3 považuje tuto konstrukci jako bezproblémovou, je-li dodržena skladba, tj. s parozábranou s hodnotou sd,i ≥ 100 m na dřevěné konstrukci a dostatečnou dimenzí min. tloušťky spádové izolace nad parozábranou pro splnění podmínky součiniteli prostupu tepla střechy podle požadované hodnoty součinitele prostupu tepla dle STN či např. dle ČSN 73 0540-2 (tj. 0,24 W/m2.K) a kvalitnímu provedení svrchní hydroizolační vrstvy.
Typ II – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací v oblasti nosníků a s tepelnou spádovou izolací nad nosnou konstrukcí
U této konstrukce bude schvalovací proces TK CSS asi vyžadovat nejvíce času, z důvodu její podobnosti s typem III viz níže a nedůvěře k této konstrukci z výše zmíněných negativních zkušeností z projektů na Slovensku. U této metody je nutno aplikovat posouzení vlhkostně teplotní bilance dle norem STN 73 0540 – část 2 (2019) a STN EN 15026 (2024) a zahrnout v rámci posouzení pomocí numerické simulace všechny okrajové podmínky včetně zastínění konstrukce, nejen místo realizace konstrukce [1].
Typ III – jednoplášťová neprovětrávaná plochá střecha s tepelnou izolací v oblasti nosné konstrukce bez tepelné spádové izolace nad nosnou konstrukcí
U tohoto typu konstrukce dojde s největší pravděpodobností k jasné shodě na nedoporučení této konstrukce v rámci pravidel CSS a k důraznému varování před realizací těchto konstrukcí.
Typ IV – Dvouplášťová plochá střecha se separátní provětrávanou mezerou
U této konstrukce je hlavní předpoklad správný návrh difuzního spádu konstrukce od parobrzdy/parozábrany (sd,i ≥ 2,0 m dle DIN 4108-3: 2018) k pojistné hydroizolační vrstvě s sd,e ≤ 0,3 m a v provedení spojů jako u vodotěsného podstřeší a také funkční provětrávaná mezera. Samozřejmostí je správný návrh svrchní hydroizolace nad dřevěným záklopem, popř. zvážení použití tepelné izolace i na svrchním dřevěném záklopu pro snížení výskytu kondenzátu na spodní straně dřevěného záklopu u provětrávané mezery. Min. výška pro odvod difundujíce páry je 100 mm, při délce VW do 10 m; na každý další 1 m délky se výška VW zvětšuje o 10 % (9). Velikost přiváděcích a odváděcích větracích otvorů – přiváděcí otvory min. 1/100 celkové plochy střechy; odváděcí otvory zvětšené ještě o 10 %, tvar přiváděcích a odváděcích větracích otvorů – ideálně průběžná štěrbina, poloha přiváděcích a odváděcích větracích otvorů – přiváděcí otvory v nejnižším místě VW, odváděcí v nejvyšším (využití komínového efektu), vzdálenost přiváděcích a odváděcích otvorů – max. 18 m; čím méně, tím lépe. Nutno dobře definovat řešení krytí přiváděcích a odváděcích větracích otvorů – plochu krycích mřížek, sítěk či žaluzií nutno přičíst k ploše větracích otvorů. Svoji roli hraje i tvar spodního povrchu horního pláště – čím členitější kolmo na směr proudění, tím je proudění vzduchu problematičtější (ČSN 73 1901-2).
Typ V – Dvouplášťová plochá střecha s provětrávanou mezerou v oblasti nosníků a tepelné izolace
U této konstrukce není jisté, zda bude zahrnuta do pravidel, z důvodu jejího minimálního výskytu. Tato skladba tedy bude jistě ještě jako skladba typu II předmětem diskuse v rámci TK CSS.
4. Každý krok (pro vyšší kvalitu díla) se počítá
Ve výše uvedeném textu nelze v krátkosti zachytit všechna úskalí a technické otázky, které jsou s problematikou plochých střech s nosnou konstrukcí ze dřeva a v dřevostavbách spojeny z hlediska stavební fyziky, natož i z hlediska tepelných izolací, hydroizolací atd. Jisté je to, že technickou komisi CSS pro tuto problematiku čeká dlouhá práce, resp. cesta, pokud chce popsat v chystaných pravidlech všechna správná pravidla a doporučení pro správnou realizaci návrhu a provedení plochých střech s dřevěnou nosnou konstrukcí. Je nutné učinit tyto kroky, aby se povedlo co nejvíce minimalizovat vznikání škod díky existenci pravidel. V rámci Německa byla tato snaha shrnuta na více než 90 stranách, v našich zemích jistě nedosáhneme této dimenze (i tak nestihla německá varianta zahrnout vše), ale bude učiněn krok správným směrem.
Literatura
- Robert Borsch-Laaks, Tauwasserschutz im Holzbau,
https://informationsdienst-holz.de/urbaner-holzbau/kapitel-4-der-zeitgenoessische-holzbau/tauwasserschutz-im-holzbau - ETH Curych, e-periodica.ch, Das Werk: Architektur und Kunst,
https://www.e-periodica.ch/digbib/view?pid=wbw-002:1928:15::837#120 - ETH Curych, e-periodica.ch, Davoser Bauten von Arch. Rudolf Gaberel? Schweizerische BAuzeitung, Heft 8, 1932,
https://www.e-periodica.ch/cntmng?pid=sbz-002%3A1932%3A99%3A%3A449 - Holywood in Schatzalp, https://www.schatzalp.ch/en/pages/our-history-2-3/
- Holzbau Deutschland-Institut e.V., Flachdächer in Holzbauweise, https://informationsdienst-holz.de/publikationen/2-informationsdienst-holz-holzbau-handbuch/reihe-3-bauphysik/flachdaecher-in-holzbauweise
- Strechár, 12/2023, Časopis Cechu strechárov Slovenska, Řešení návrhu plochých střech s dřevěnou nosnou konstrukcí
- Vila Viktora Bauera, Wikipedia, 2024, https://cs.wikipedia.org/wiki/Vila_Viktora_Bauera
- STN 73 0540-2+Z1+Z2 (2019) Tepelná ochrana budov. Tepelnotechnické vlastnosti stavebných konštrukcií a budov. Časť 2: Funkčné požiadavky
- DIN 4108-part 3 (2018 resp. 2024) Thermal protection and energy economy in buildings - Part 3: Protection against moisture subject to climate conditions - Requirements, calculation methods and directions for planning and Construction, Deutsches Institut Fur Normung E.V.
- ČSN 73 1901-2 (2020) Navrhování střech – Část 2: Střechy se skládanou střešní krytinou
In the architecture of the 20th century, as well as in contemporary modern architecture, we can observe the high popularity of flat roof constructions in massive constructions of masonry and monolithic structures. It is therefore logical that there are many practical rules for this type of flat roof construction. There are not so many technical rules and recommendations for flat roof structures made of wood and in wooden buildings in Czech and Slovak countries due to the loss of traditions for this material and details during the socialist period. Therefore, the need for low prices has in the recent past enabled the realisation of flat roof projects made of wood and in wooden buildings, which, due to both incorrect planning and errors in implementation, have led to damage to the structures. In response to these problems on the market, the Slovak Roofers Association had a technical committee created. The task of the commission is to compile a complement to the CSS rules for the construction of flat roofs made of wood and in wooden buildings. The inspiration is the currently valid STN standards, supplemented by good examples of constructions and details of compositions from the D-A-CH countries, which have a long tradition with wood as a material in constructions.