Navigace

Rubriky

Reklama

Stavba / Izolace, střechy a fasády / Střechy / Půdní vestavby a nadstavby ve zděných stavbách (1. část)

Půdní vestavby a nadstavby ve zděných stavbách (1. část)

28.4.2025
doc. Ing. Jaroslav Solař, Ph.D., VŠB TU Ostrava, Fakulta stavební, katedra pozemního stavitelství
Recenzovaný

Zdroj: Fermacell James Hardie Europe GmbH

Navrhování půdních vestaveb a nadstaveb ve zděných stavbách přináší v praxi celou řadu úskalí. Jedná se o poměrně rozsáhlou problematiku, kde dominují stropní konstrukce, přičemž posouzení únosnosti zděných nosných konstrukcí – stěn, pilířů či sloupů se provádí obvyklým způsobem dle ČSN EN 1996-1-1. Seriál je takto rozdělen do dvou dílů – první pojednává o zatížení stropních konstrukcí a o možnostech dalšího postupu v případech, kdy je stropní konstrukce ze statického hlediska pro nový účel nevyhovující. Následně jsou popsány možnosti zvýšení únosnosti dřevěných stropů, a to změnou statického systému, vložením nové stropnice a spřažením původního stropu s doplňkovou konstrukcí. Druhý díl pak pojednává o problematice zvyšování únosnosti stávajících stropů a dále upozorňuje na zvláštnosti půdních nadstaveb.

Reklama

1. Úvod

Při projektování půdních vestaveb a dodatečných nadstaveb na objektech je nutno vždy v první řadě zohlednit hledisko statiky. To konkrétně znamená:

  1. Posoudit únosnost stávající stropní konstrukce.
  2. Posoudit únosnost stávajících svislých nosných konstrukcí.
  3. Posoudit únosnost stávajících základů.
  4. Posoudit únosnost stávající nosné konstrukce střechy.

S ohledem na velký rozsah dané problematiky a na zaměření této publikace bude v rámci následujících kapitol pojednáno pouze o problematice stropních konstrukcí. Posouzení únosnosti zděných nosných konstrukcí – stěn, pilířů či sloupů se provede obvyklým způsobem podle ČSN EN 1996-1-1 [2].

2. Stropní konstrukce

Pokud hovoříme o půdní vestavbě, pak stávající nosné konstrukce půdních stropů bývají zpravidla dimenzovány na hodnotu užitného zatížení odpovídající tomuto účelu využití. Podle dříve platné ČSN 73 0035 [3] byla normová hodnota užitného zatížení stropů pro půdy qn = 0,75 kN.m−2 (viz tab. 3 ČSN 73 0035 [3]), výpočtová hodnota pak qf = qn × γf = 0,75 × 1,4 = 1,05 kN.m−2, kde γf je součinitel zatížení (viz tab. 4 ČSN 73 0035 [3]). Na tuto hodnotu byly stropy pod půdními prostory zpravidla dimenzovány.

Podle současně platného Eurokódu 1 [4] je charakteristická hodnota rovnoměrně rozděleného užitného zatížení stropů pro obytné plochy a plochy pro domácí činnosti qk = 1,5 až 2,0 kN.m−2 (viz tab. 6. 2 v Eurokódu 1 [4]). Uvedená hodnota platí i pro půdní prostory. Návrhová hodnota pak qf = qn × γf = 1,5 až 2,0 × 1,5 = 2,25 až 3,0 kN.m−2.

Z uvedeného je patrné, že předchozí hodnota normového užitného zatížení stropů pro půdy je několikanásobně nižší, než výše uvedené hodnoty uvedené v  Eurokódu 1 [4].

Bude-li stávající půdní prostor následně využíván k jinému účelu (např. byt, kancelář, hotelové pokoje atd.), dojde vždy k výraznému (dvoj a vícenásobnému) zvýšení užitného zatížení stávajícího půdního stropu. Z tohoto důvodu je v mnoha případech plánovaných půdních vestaveb skutečností, že stávající stropní konstrukce je pro nový účel užívání ze statického hlediska, pokud nebyla výrazně předimenzována, nevyhovující. To je možno řešit v zásadě dvěma způsoby, a to:

  1. Vybouráním původního stropu a jeho nahrazení novým stropem s požadovanou únosností. To však je záležitost zpravidla technicky náročná, pracná a finančně nákladná. Přichází v úvahu jen tehdy, pokud je stávající strop v havarijním stavu, nebo je výrazně poškozen (např. biologickými dřevokaznými škůdci, apod.). Viz například obr. 2.1 a 2.2.

    Obr. 2.1: Ukázka havarijního stavu dřevěného trámového stropu v důsledku jeho napadení dřevokaznou houbou
    Obr. 2.1: Ukázka havarijního stavu dřevěného trámového stropu v důsledku jeho napadení dřevokaznou houbou
    Obr. 2.2: Totální destrukce zhlaví dřevěného trámu
    Obr. 2.2: Totální destrukce zhlaví dřevěného trámu

    V případě havarijního stavu stropu je nutno provést následující opatření:
    1. Zamezit vstupu osob do místnosti situované na předmětném stropě.
    2. Zamezit vstupu osob do místnosti situované pod stropem.
    3. Zpracovat projektovou dokumentaci na sanaci stropní konstrukce, která obsahuje:
      1. Návrh způsobu provizorního podepření stávajícího stropu.
      2. Postup vybourání stávajícího stropu.
      3. Návrh nové konstrukce stropu.
        Provizorní podepření stávajícího stropu, rovněž tak návrh konstrukce nového stropu, musí být doložen statickým výpočtem.
      4. V případě, že příčinou havarijního stavu stropu byla nadměrná vlhkost zdiva či nevhodná skladba stropu z hlediska difúze vodní páry, je třeba, aby tyto skutečnosti byly v projektu taktéž důkladně vyřešeny.
  2. Zesílením původního stropu na požadovanou únosnost. Níže uvedenými způsoby je možno uspořit zpravidla značné finanční náklady, které by bylo nutno vynaložit na provedení stropů nových. Zanedbatelné není ani zachování stávajícího podhledu a skutečnost, že nedojde k zásahu do místností situovaných pod zesilovanými stropy. Návrh zesílení se provede na základě důkladného průzkumu stávajícího stropu, při kterém je nutno zjistit:
    1. Jak je strop konstrukčně a materiálově tvořen.
    2. Jak staticky působí.
    3. Jeho celkový stav (např. u dřevěných prvků – zda není napaden biologickými škůdci, event. druh a rozsah tohoto napadení; u ocelových prvků případná koroze atd.).
Obr. 2.3: Sonda do konstrukce stropu
Obr. 2.3: Sonda do konstrukce stropu

Podle konkrétního případu je třeba provést také příslušný počet sond (viz obr. 2.3), kterými se určí složení a tloušťky jednotlivých vrstev stropní konstrukce, jejich mechanický stav, vlhkostní stav (hmotnostní vlhkost), atd. Je vhodné využít také endoskopie (např. u dřevěných trámových stropů apod.). Vždy je třeba také pátrat po původní dokumentaci objektu (u investora, v archívech apod.).

Teprve na základě takto provedeného průzkumu stávajícího stropu je možno korektně stanovit jeho únosnost a posléze odborně navrhnout způsob jeho zesílení. Návrh zesílení stropu musí být doložen statickým výpočtem.

Pokud jde o způsoby zesílení stávajících stropů, existuje zde řada možností. Uvedeme zde několik příkladů pro:

  1. Dřevěné stropy.
  2. Stropy s ocelovými válcovanými profily I.
  3. Železobetonové stropy.

3. Možnosti zesílení dřevěných stropů

Zde můžeme provést:

  1. Změnu statického systému.
  2. Vložení nové stropnice.
  3. Spřažení původního stropu s doplňkovou konstrukcí.
  4. Provedení nového stropu v úrovni vazných trámů krovu.
  5. Příložkování.

3.1 Změna statického systému

Jedna z možností provedení změny statického systému je znázorněna na obr. 3.1. Stávající dřevěný trámový strop je zatěžován rovnoměrným spojitým zatížením o intenzitě qf, pův.. Tato hodnota zatížení vyvozuje na stropním trámu, uprostřed jeho rozpětí, maximální ohybový moment o hodnotě Mmax, pův., který je nižší než moment na mezi únosnosti trámu Mu. Změníme-li však účel užívání místnosti situované na předmětném stropě, zvýšíme hodnotu užitného zatížení, a tím i celkovou (normovou, resp. výpočtovou) hodnotu rovnoměrného zatížení na trám – qf, nové , které na stropním trámu zvýší hodnotu maximálního ohybového momentu – Mmax, nové tak, že bude vyšší než hodnota momentu na mezi únosnosti Mu. Problém je možno řešit následující konstrukční úpravou, kdy při zachování nové, vyšší hodnoty rovnoměrného zatížení na strop – qf, nové , změníme způsob zatížení stávajícího trámu, čímž dosáhneme také změnu v průběhu ohybových momentů na tomto trámu a zároveň snížení jejich maximálních hodnot pod hodnotu momentu na mezi únosnosti Mu. To v důsledku toho, že původní parabola 2˚ se změní v podstatě na téměř lineární průběh (nepatrně ovlivňovaný zatížením od vlastní tíhy stropního trámu a záklopu qvl.t.) s téměř konstantním průběhem ve střední části mezi osamělými břemeny.

Polohu dřevěných hranolů, tedy osamělých břemen, je nutno zvolit citlivým způsobem tak, aby hodnota maximálního momentu Mmax, nové na stávajícím stropním trámu nebyla zbytečně nízká, k čemuž dojde, pokud umístíme osamělá břemena v blízké vzdálenosti od podpěr. To proto, že by pak vzniklo zbytečně velké rozpětí u horního nosníku (dřevěný trám, ocelový válcovaný profil I), což by mělo za následek zbytečně vysokou hodnotu ohybového momentu. To by pak vyžadovalo zbytečně velkou dimenzi horního nosníku, která by byla neekonomická.

Výhodou tohoto způsobu je jednoduché provedení, bez zásahu do stávajícího záklopu a konstrukce stropu, suchý proces.

Obr. 3.1a: Princip řešení změny statického systému, který má za následek změnu průběhu ohybových momentů na dřevěném stropním trámu
Obr. 3.1b: Princip řešení změny statického systému, který má za následek změnu průběhu ohybových momentů na dřevěném stropním trámu

Obr. 3.1: Princip řešení změny statického systému, který má za následek změnu průběhu ohybových momentů na dřevěném stropním trámu

3.2 Vložení nové stropnice

Mezi stávající stropní trámy se vloží nový nosník (dřevěný trám, nebo ocelový válcovaný profil I). V případě vložení dřevěného trámu je ze statického hlediska reálná dvojí možnost, a to:

  1. Stávající i nové stropní trámy budou nosnými prvky zesíleného stropu (viz obr. 3.2).
  2. Stávající stropní trámy nebudou nosnými prvky zesíleného stropu. Ponesou pouze stávající podhled, který zůstane zachován. Nosnými prvky nového stropu s vyšší únosností budou pouze trámy nové (viz obr. 3.3).
Obr. 3.2 Vložení nového stropního trámu. Stávající i nové trámy jsou nosnými prvky zesíleného stropu.
Obr. 3.2 Vložení nového stropního trámu. Stávající i nové trámy jsou nosnými prvky zesíleného stropu.
Obr. 3.3: Vložení nového stropního trámu. Stávající trámy nejsou nosnými prvky zesíleného stropu.
Obr. 3.3: Vložení nového stropního trámu. Stávající trámy nejsou nosnými prvky zesíleného stropu.

Obr. 3.4: Vložení ocelového válcovaného profilu I
Obr. 3.4: Vložení ocelového válcovaného profilu I

V případě vložení ocelového válcovaného profilu I (viz obr. 3.4) stávající dřevěné stropní trámy rovněž nebudou nosnými prvky nového zesíleného stropu. Také ponesou pouze stávající podhled, který zůstane zachován. Nosná konstrukce nové podlahy se pak vytvoří například pomocí ocelových trapézových plechů, na které se pak uloží vrstva betonu, na níž se pak provedou další vrstvy podlahy. Vhodnou dimenzí ocelových trapézových plechů je pak možno dosáhnout toho, že novou stropnici nebude třeba vkládat do každého trámového pole, ale po větších, vhodně zvolených vzdálenostech.

3.3 Spřažení původního stropu s doplňkovou konstrukcí

Obr. 3.5: Spřažení dřevěného trámového stropu se železobetonovou deskou
Obr. 3.5: Spřažení dřevěného trámového stropu se železobetonovou deskou
Obr. 3.6: Spřažení dřevěného povalového stropu se železobetonovou deskou
Obr. 3.6: Spřažení dřevěného povalového stropu se železobetonovou deskou
Obr. 3.7: Spřažení dřevěného trámového stropu s vrstvou prken nebo fošen
Obr. 3.7: Spřažení dřevěného trámového stropu s vrstvou prken nebo fošen

Používá se v posledních 30 až 40 letech v rámci zesilování dřevěných stropů. Nedostatečně dimenzovaný (popř. i poškozený) strop se spřáhne s betonovou deskou (viz obr. 3.5 a 3.6), nebo s další vrstvou z fošen či prken (viz obr. 3.7). Z důvodu správné funkce zesíleného stropu je nutno vždy zajistit řádné spolupůsobení původního stropu se zesilující konstrukcí. Spřažení stávajícího dřevěného stropu s další vrstvou prken, fošen, nebo vrstvou betonu se provede pomocí vrutů, hřebíků či jiných spřahovacích prostředků.

Pokud jde o nadbetonování, nevýhodou zde může být velká hmotnost betonové desky. Je však možno použít lehkých betonů. Návrh spřažení, stejně jako každý jiný způsob rekonstrukce či zesílení stropní konstrukce musí být doložen statickým výpočtem. A to nejen jeho definitivní fáze v rámci spolupůsobení dřeva a betonu po jeho zatvrdnutí, ale i montážní fáze, kdy čerstvě položený beton, který ještě nespolupůsobí, stávající stropní konstrukci pouze zatěžuje. V případě, že stávající dřevěný strop nebude schopen přenést hmotnost čerstvého betonu, bude nutno jej dočasně, po dobu tvrdnutí betonu, podepřít. Správná funkce takto zesíleného stropu (jeho zvýšená únosnost a minimální průhyb) závisí na dobrém vzájemném spolupůsobení původního dřevěného stropu a zesilujícího betonu. To je ovlivněno smykovou pevností a tuhostí spojů mezi původní konstrukcí a nadbetonováním – hřebíků, vrutů, ocelových desek s prolisovanými trny, vrutů se dvěma hlavami, resp. jiných spřahovacích prostředků apod. O problematice statického posouzení takto spřaženého stropu je podrobně pojednáno např. v [5] a [6].

Návrh spřažení, resp. celé skladby budoucího takto zesíleného stropu je nutno řádně posoudit nejen z hlediska statiky, ale také z hlediska tepelné techniky. Je třeba posoudit kondenzaci vodní páry uvnitř stropní konstrukce podle ČSN 73 0540-2 [7], resp. možnost ohrožení funkce dřevěného záklopu a dalších dřevěných prvků. To proto, aby nemohlo v budoucnu, v rámci užívání stropu, dojít k napadení dřevěných prvků dřevokaznými biologickými škůdci. Posouzení se provede podle ČSN 73 0540-2 [7], vhodným výpočetním programem (např. TEPLO 2017 [8]). Z tohoto hlediska je však nutné posoudit nově navrženou stropní konstrukci nejen v její ploše, ale také v kritických místech (vodorovné kouty u obvodové zdi pod stropem a nad podlahou, uložení stropních trámů apod.). Posouzení ve zmíněných kritických místech je třeba provést proto, že průběh teplot na povrchu i uvnitř konstrukce zde bývá odlišný od průběhu teplot v ploše stropu. Posouzení povrchové kondenzace se provede podle zásad uvedených v kap. 5. 1 ČSN 73 0540-2 [7]. Průběh teplot (resp. vlhkostí) v příslušných konstrukcích se vyšetří pomocí dvourozměrného vedení tepla (resp. vlhkosti) řešením teplotních (resp. vlhkostních) polí – vhodným výpočetním programem (např. AREA 2017 [9]). Pokud jde o vnitřní kondenzaci v kritických místech – řešení roční bilance kondenzace vodní páry při dvourozměrném vedení tepla, není žádným normativním předpisem či jinou metodikou upraveno. Je však rovněž možno použít výstupů např. z programu AREA 2017 [9].

Pro betonáž je vhodné použít betonovou směs suchou – o hodnotě vodního součinitele w < 0,5. Realizace spřažení stávajícího dřevěného stropu s betonovou deskou je mokrý proces. Z tohoto důvodu je nutno dbát, aby nedošlo k nadměrnému promáčení záklopu, případně dalších prvků stropu. Povrch záklopu však není třeba chránit před vlhkým betonem. To proto, že jeho zatížení vlhkostí ze záměsové vody je krátkodobé, voda nepronikne do hloubky dřeva větší než 2 mm (v závislosti na konzistenci betonové směsi a na struktuře povrchu dřeva). Předmětná vlhkost se pak navíc zpětně spotřebuje při hydrataci betonu. Před uzavřením betonové vrstvy další vrstvou podlahy musí být tato být suchá, resp. vykazovat pouze rovnovážnou vlhkost.

V dalším díle našeho seriálu dokončíme pojednání o problematice zvyšování únosnosti stávajících stropů. Dále upozorníme na zvláštnosti půdních nadstaveb.

Literatura

  1. Solař, J.: Poruchy a rekonstrukce zděných staveb. 2. aktualizované vydání. Grada Publishing, a. s., Praha, 2024. ISBN 978-80-271-5348-8.
  2. ČSN EN 1996-1-1 Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-1: Pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce (2007).
  3. ČSN 73 0035 Zatížení stavebních konstrukcí (1986).
  4. ČSN EN 1991-1-1: Eurokód 1: Zatížení konstrukcí – Část 1-1: Obecná zatížení – Objemové tíhy, vlastní tíha a užitná zatížení pozemních staveb (2004).
  5. Dřevěné konstrukce podle Eurokódu 5. STEP 2. Autorizovaný překlad z anglického vydání „Timber Engineering STEP 2“ Centrum Hout, The Nederlands, 1995. Vydání první. Informační centrum ČKAIT, 1995.
  6. Reinprecht L., Štefko J.: Dřevěné stropy a krovy. Typy, poruchy, průzkumy a rekonstrukce. ABF Praha, 2000.
  7. ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov. Část 2: Požadavky (2011).
  8. Svoboda, Z.: TEPLO 2017 pro Windows. Výpočtový program pro PC.
  9. Svoboda, Z.: AREA 2017 pro Windows. Výpočtový program pro PC.
Cyklus článků byl vypracován převážně na základě literatury [1] s přepracováním dle námětů recenzenta TZB-info.
English Synopsis
Loft Extensions and Superstructures in Masonry Buildings (Part 1)

This paper begins the first part of a series of articles on the design of loft extensions and superstructures in masonry buildings. The first part deals with the problem of loading of floor structures and the possibilities of further action in cases where the floor structure is structurally unsuitable for the new purpose. Subsequently, the possibilities of increasing the load-bearing capacity of wooden ceilings are described. This is done by changing the structural system, inserting a new ceiling slab, and by coupling the original ceiling with an additional structure.

 
 

Reklama