Poruchy střech z trapézových plechů s vnitřními žlaby v zimním období
Pokud střešní krytina z plátovaných trapézových plechů nevykazuje větší prokazatelná poškození, zdá se být výhodné jak z finančních důvodů, tak z hlediska pracnosti, délky trvání a rizika zatékání v průběhu oprav, vyměnit pouze žlaby se zajištěním sousedních konstrukcí proti zatékání a vnikání sněhu dovnitř.
1 POPIS PRŮMYSLOVÉ HALY
Výrobní objekt je určen pro výrobu a montáž dílů pro automobilový průmysl. Jedná se o jednopodlažní budovu s dvoupodlažní vestavbou. V halové části objektu je dílna pro ruční a modelovou výrobu, kanceláře, sociální zařízení a příruční sklady. Stavebně oddělen je sklad s vlastními kancelářemi a sociálním zázemím. Pro vstup do druhého podlaží vestavby jsou k dispozici dvě schodiště.
Ocelová konstrukce haly sestává z ocelových sloupů HEB 260, ke kterým jsou pomocí šroubových spojů připevněny ocelové vazníky s horním pásem I průřezu výšky 400 mm, na který je pomocí ocelových trubek 60x4 mm zavěšen protipožární podhled z ocelových nosných uzavřených profilů výšky 120 mm chráněný proti požáru sádrokartonovými deskami GKF tloušťky 15 mm. Půdorysně sloupy vytvářejí síť 30,00 x 21,66 m. Vazníky jsou uloženy na plnostěnných I nosnících ve vzdálenostech 5,415 m. Rozpon průvlaků je 21,66 m, vazníků pak 30 m. Vazníky podporují střešní ocelové trapézové plechy výšky 150 mm překrývající rozpon 5,415 m.
Obvodový plášť nezajišťující stabilitu objektu je montovaný v kombinaci se zdivem tloušťky 400 mm. Sestává z kazet K 120/600/0,75 mm, tepelné izolace tloušťky 120 mm a krycího stěnového plechu TR 35/207. Sádrokartonové příčky jsou oplášťovány deskami GKB tloušťky 12,5 mm s vnitřní výplní z minerálních vláken.
Střecha sedlového tvaru je ve vrcholu prosvětlena pásovými karbonátovými světlíky. Mezi jednotlivými vazníky jsou zapuštěny mezistřešní žlaby z titanzinkového plechu. U obvodových stěn jsou provedeny zaatikové (obr.1), mezi jednotlivými střechami pak mělké žlaby obdélníkového průřezu. Přechod mezi plechovými žlaby a svislými dešťovými plastovými svody je přímý bez sběrných kotlíků a bez tepelné izolace (obr.2).
Zaatikové žlaby jsou šířky 390 mm a proměnné výšky od 55 do 160 mm. Přesah střešních trapézových plechů přes boční stěnu žlabu dosahuje u zaatikových žlabů téměř 100 mm, mezistřešní žlaby jsou stejné šířky a proměnné výšky od 110 do 210 mm, ojediněle 220 mm. Oba typy žlabů jsou svedeny ve spádu 1 % k vnitřním dešťovým svodům umístěným u nosných ocelových sloupů.
Ačkoliv výkresová dokumentace nebyla k dispozici, podařilo se od prováděcí firmy získat skladbu střešního pláště v tomto složení (obr.1):
- trapézový plech s výškou vln 50 mm, tloušťky 0,75 mm s povrchovou úpravou
- 2x desky ORSIL v tloušťce 2x 60 = 120 mm,
- nosný trapézový plech s výškou vln 150 mm.
Krycí trapézové plechy povrchově upravené plastem jsou připevněny k podkladu pomocí pozinkovaných šroubů s podložkami. Ve skladbě střechy jsou žlaby osazeny do lůžka opatřeného po obvodě tepelnou izolací - pravděpodobně z minerálních vláken. Mezi dnem mezistřešního žlabu a nosným ocelovým průvlakem tepelná izolace chybí.
 Obr. 1) Svislý řez zaatikovým žlabem střechy se skladbou střešního pláště |
 Obr. 2) Zaústění plechového žlabu do plastového svislého potrubí bez sběracího kotlíku |
2 ZJIŠTĚNÉ ZÁVADY A JEJICH NÁVAZNOST NA NORMY
Na střeše haly se vyskytly následující poruchy:
- Lichoběžníkové otvory mezi povrchovými trapézovými plechy a hřebenovým plechem byly stejně tak jako mezery mezi střešními plechovými dílci a žlabem vyplněny vložkami z měkkého polyuretanu (molitanu). Tyto vložky měly chránit tepelnou izolaci z minerálních vláken u žlabů nebo těsnit vzniklé otvory u hřebenu proti pronikání srážkové vody dovnitř. Ve skutečnosti jsou však v obou případech vypadlé (např. obr.3).
- V mělčí části zaatikového žlabu (od rohu až cca do jedné poloviny) byly na okrajích střešních panelů viditelná znečištění a bílé mapy po usazených solích v důsledku zaplavení a odpaření této části srážkovou vodou.
- V mezistřešním žlabu je dno titanzinkového žlabu v příčném směru značně vybouleno (obr.4) a probíhá v podélném směru. V okolí vpusti je vyboulení ve srovnání s průběhem ve vnitřní části žlabu již zanedbatelné. Ačkoliv nebylo možno se přesvědčit o zakončení žlabu pod krytinou (je zakryto trapézovými plechy), lze předpokládat, že původní obdélníkový profil byl v důsledku namáhání pode dnem žlabu přetvořen tak, že vodorovná přímková část dna se změnila v konkávní křivku a boční svislé stěny se v patě naklonily směrem od obklopující měkké tepelné izolace. Tím se světlost dna žlabového profilu oproti původní vodorovné šířce zmenšila (lichoběžníkový průřez s vydutým dnem). V některých místech se objevily na titanzinkovém plechu trhliny.
- V místě svislých prostupů ve střeše je obklopující minerální vlna nechráněna proti zvlhnutí a navíc prostupy nejsou řádně začištěny.
- Při silnějších deštích dochází k zatékání srážkové vody do interiéru haly jednak v okolí ocelových sloupů, kudy procházejí dešťové svody, jednak podél ocelových vazníků.
 Obr. 3) Pohled na uvolněné utěsnění mezer mezi hřebenovým plechem a trapézovými dílci vložkami z měkkého polyuretanu |
 Obr. 4) Příčné vyboulení dna mezistřešního titanzinkového žlabu v místě mezi nosnými ocelovými sloupy |
3. PŘÍČINA ZATÉKÁNÍ DO INTERIÉRU HALY
Střešní krytina z trapézových plechů není u mezistřešních ani zaatikových žlabů zakončena okapnicí. Tím, že ochranné krycí vložky tepelné izolace z měkkého polyuretanu se postupně uvolňují (porucha a) v bodě 2), dešťová voda i sníh jak při silném větru, tak v době tání tak může pronikat do nechráněné tepelné izolace nejen při větším průtoku vody žlabem, ale též v důsledku chybějící okapnice.
Jelikož je hala temperována a vodní pára může pronikat jednak netěsnostmi mezi nosnými ocelovými plechy, jednak mezerami kolem svislých prostupů k hornímu povrchu střechy, dostane se tak i pod žlab, kde může kondenzovat na spodním líci venkovního žlabu. Je-li zkondenzovaná voda pod žlabem silně ochlazována (zvláště v zimním období), může dokonce i zmrznout a zvětšit tak svůj objem. Pokud je tedy pod žlabem ocelový průvlak, lze předpokládat vydutí dna žlabu. Po rozmrznutí ledu sice voda odteče směrem dolů, ale zdeformovaný žlab se již do původní polohy nevrátí. Poněvadž není možno nedestruktivně ověřit skutečné provedení detailů pod krytinou, nelze ani toto vysvětlení definitivně prokázat.
Nelze vyloučit ani zatékání vody trhlinami v titanzinkovém žlabu. Ve srovnání s pozinkovaným nebo měděným plechem, titanzinek je mnohem křehčí a při nižších teplotách (pod 10 oC) náchylnější ke křehkému lomu. Navíc přechod z hranatého žlabu do svislého dešťového svodu je proveden bez žlabového kotlíku, který kompenzuje nejen zvýšenou turbulenci vody v místě svodů, ale umožňuje i snazší dilataci žlabu.
Tím, že voda má možnost dostat se do vnitřní skladby střechy zatékáním nebo sníh navátím do tepelné izolace lichoběžníkovými otvory a škvírami v horní části žlabu, voda v kapalném stavu dále trhlinami a také srážením vodních par pod žlabem, prosakuje propustnou tepelnou izolací a vytéká do interiéru v obnažených a netěsných mezerách.
Množství dešťové vody, které je nutno odvést do kanalizace, je dáno intenzitou deště, velikostí odvodňované plochy a činitelem odtoku. Množství vody proteklé žlaby, obvykle vyjádřené v l.s-1, závisí na:
- na průtokové rychlosti [m.s-1],
- velikosti a tvaru průtočného profilu,
- na době průtoku.
Průtoková rychlost ve žlabu má být tak velká, aby její unášecí schopnost byla dostatečná k odplavení nerozpuštěných součástí vod. Z tohoto důvodu se doporučuje nejmenší rychlost 0,6 až 0,8 m.s-1. Průtoková rychlost závisí na řadě okolností a je tím větší, čím:
- větší je spád,
- hladší je vnitřek potrubí,
- větší je hydraulický poloměr, tj.poměr průtočné plochy k délce omočeného obvodu při průtoku potrubím,
- čím čistší je odtékající voda.
4 ZÁVĚR
Vzhledem k tomu, že střešní krytina z plátovaných trapézových plechů nevykazuje větší prokazatelná poškození, zdá se být výhodné jak z finančních důvodů, tak z hlediska pracnosti, délky trvání a rizika zatékání v průběhu oprav, vyměnit pouze žlaby se zajištěním sousedních konstrukcí proti zatékání a vnikání sněhu dovnitř. Po vyschnutí tepelné izolace z minerálních vláken lze doporučit její utěsnění a zpevnění stříkanou tvrdou polyuretanovou pěnou, která samotná má též funkci hydroizolační. Pokud žlab nebude oddělen od ocelového průvlaku separační vrstvou, je třeba tuto vrstvu doplnit.
Konce střešních trapézových plechů, které přesahují hrany žlabů by měly být opatřeny okapnicí. Jelikož střešní dílce jsou vystaveny poměrně vysokým teplotám, podléhají značným objemovým změnám. Proto mezi pěnovým polyuretanem a spodním lícem plechu se vytvoří spára, kterou vzhledem k délkovým změnám plechu lze velmi obtížně zakrýt trvale pružným silikonovým tmelem. Právě z tohoto důvodu by byl vhodnější mechanický spoj.
Z technologického hlediska je jedna z možností přinýtování zahnutého plechu s ohybem ke spodnímu líci plechu tak, že mezi plechem a okapnicí bude vložena pryžový pásek zajišťující vodotěsnost spoje (obdobný spoj se používá při uchycování vlnitých desek k podkladu). Každá strana trapézového plechu by tak měla svoji samostatnou okapnici, takže v zalomení stran by se okapnice překrývaly. Zvláště důležité jsou okapnice na vodorovných stranách okrajů. Tím, že povrch trapézových plechů tvoří plastová vrstva, je kontaktní styk různých kovů (spojovacího nýtu a plechu) způsobující elektrochemickou korozi přerušen touto vrstvou. Jelikož střešní plech má malou tloušťku (0,75 mm), lze nýtování provádět obdobným způsobem jako při "stehování sešívačkou".
Literatura
[1] ČSN 73 0540 Tepelná ochrana budov / 1-4
[2] ČSN 73 3610 Klampiarske práce stavebné
[3] KUPILÍK, V. Znalecký posudek č.7/2000
[4] RHEINZINK Oplechování střech a fasádní systémy, Rheinzink GMBH, Oberhausen, 1988
POZN: OBECNÉ ZÁSADY VYPLÝVAJÍCÍ Z VÝŠE UVEDENÝCH NEDOSTATKŮ BUDOU PUBLIKOVÁNY V NÁSLEDUJÍCÍCH ČLÁNCÍCH
Corrugated sheets placed on girders are very often used in industrial construction as roof envelopes. However, their application is sometimes accompanied by failures namely both from dewatering point of view and heat-moisture regime in roof envelope. As example is demonstrated the roofing of steel hall with saddle roof and parapet and valley gutters which is analyse in this paper. The paper is also documented by the calculation of rainwater-flow by deflected gutter and it is completed by the design of maintenance.