JAK SPRÁVNĚ NAVRHNOUT MECHANICKÉ KOTVENÍ STŘEŠNÍHO PLÁŠTĚ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Mechanické kotvení je nejběžněji používaným způsobem stabilizace střešních povlakových krytin. Důvody k použití právě tohoto systému upevnění jsou prosté: nízká ekonomická náročnost, jednoduchá montáž a možnost provádění za téměř jakýchkoli klimatických podmínek. Návrh kotevních prvků vychází z ČSN EN 1991-1-4 Zatížení konstrukcí větrem a evropského nařízení ETAG 006 Systémy mechanicky kotvených pružných střešních hydroizolačních povlaků. Úvod Návrh mechanického kotvení se v minulosti prováděl především dle zkušeností. Empirický návrh kotev vycházel z německých předpisů a bylo možné jej použít, pokud byl objekt vysoký do 20 m a nebyl vystaven extrémním větrným podmínkám. V praxi bylo zavedeno jakési pravidlo 3-4-6 ks/m2 pro nízké budovy a 3-6-9 ks/m2 pro vysoké budovy. Tyto hodnoty jsou některými firmami používány dodnes. Taktéž doporučená únosnost jednoho kotevního prvku Fdov = 0,4 kN je čistě empirická a nezahrnuje odolnost kotevního prvku ve spojení s hydroizolačním povlakem. Návrh kotevních prvků dle zkušeností či doporučení neodpovídá platným normám a vyhláškám a může být podmětem k nepřevzetí díla, dodatečnému dokotvování či dokonce k havárii střechy. Vstupní informace Návrh kotevních prvků závisí na výpočtovém zatížení a únosnosti kotevního prvku. Na základě těchto hodnot se stanoví počet kotevních prvků potřebných ke stabilizaci povlakové krytiny. K výpočtu je nutné znát:
Postup Názorným příkladem si ukážeme, jak se při návrhu mechanického kotvení dle současných platných norem a nařízení postupuje. Je dána střecha tvaru a rozměrů uvedených na Obr. 1. Dle lokality spadá do II. větrové oblasti (základní rychlost větru vb,0 = 25 m/s) a nachází se v kategorii terénu II (z0 = 0,05 m; z,min = 2 m). Výška objektu nad terénem je 3,5 m. Obr. 1 – Tvar a rozměry střechy
Původní střecha měla skladbu: - žebírkový stropní panel tl. 50 mm - spádová betonová vrstva min tl. 30 mm - souvrství asfaltových pásů tl. 20 mm Nově navržené souvrství počítá se zateplením střechy EPS 100 S v celkové tloušťce 160 mm, pokládkou separační geotextílie plošné hmotnosti 300 g/m2 a hydroizolační fólie PVC-P tl. 1,5 mm určené k mechanickému kotvení. Fólie byla zvolena v šíři 1,3 m. Dle evropského technického schválení navrhované hydroizolační fólie ve spojení s daným typem kotevních prvků, je návrhová hodnota Wadm = 0,62 kN. Před prováděním byly zhotoveny výtažné zkoušky se šrouby do betonu průměru 6,3 mm, kdy jednotlivé výtažné síly dosahovaly hodnot okolo 2,7 – 2,9 kN a průměrná výtažná síla byla 2,76 kN. Jelikož ve výpočtové hodnotě musíme zahrnout bezpečnostní součinitel hodnotou 3, tak povolené zatížení na jeden kotevní prvek získáme jako podíl průměrné výtažné síly a bezpečnostního součinitele, tedy Fadm = 0,92 kN. V ETAG 006 je uvedeno, že se pro navrhování má použít nižší z hodnot Wadm nebo Fadm. Pro návrh kotevních prvků bude tedy použita hodnota 0,62 kN. Dle kategorie terénu, větrové oblasti, rozměrů objektu a výšky objektu se získají údaje uvedené v Tab. 1. Výpočet vychází z ČSN EN 1991-1-4. Nejprve se určí základní rychlost větru vb = cdir . cseason . vb,0, která je definovaná jako funkce směru větru a ročního období. Následně se vypočítá střední rychlost větru vm(z) = cr(z) . c0(z) . vb, jež závisí na základní rychlosti větru, drsnosti terénu a orografii. Pro výpočet maximálního dynamického tlaku působícího na konstrukci je nutné znát intenzitu turbulence větru lv(z) = σv / vm(z), která je definována jako podíl směrodatné odchylky turbulence a střední rychlosti větru. Maximální dynamický tlak zahrnující střední a krátkodobé fluktuace rychlosti větru se spočte jakoqp(z) = [1+7.lv(z)].0,5.ρ.v2m(z). Tlak větru, který působí na střešní konstrukci se získá jako součin maximálního dynamického tlaku a součinitele tlaku větru, we = qp(z) . cpe, 1. Následně se spočte počet kotevních prvků na m2 dle zatížení získaného z výpočtu a návrhové odolnosti kotev Wadm. Tab. 1 – Výpočtové hodnoty
Nyní se provede optimalizace počtu kotev v závislosti na použité šíři fólie. Tab. 2 – Optimalizace počtu kotevních prvků
Optimalizaci počtu kotev provádíme tak, aby byl dodržen požadavek na minimální množství kotev/m2,který udává výrobce (pro náš případ 2 ks/m2) a zároveň bylo dosaženo co možná nejvyšší účinnosti kotevních prvků, tedy 100%. Vzdálenost prvků v řadě volíme v rozmezí od 150 do 500 mm. Jestliže ani při nejmenší možné vzdálenosti kotev v řadě není dosaženo teoretického počtu kotev, musí být zvolena jiná šíře hydroizolačního povlaku nebo musí být vložena řada příp. řady kotevních prvků. V našem případě je dosaženo téměř 100% účinnosti, čili zvolená šíře fólie je z ekonomického hlediska zcela ideální. V případě, že by nosným podkladem byl trapézový plech, je nutné při optimalizaci zohlednit vzdálenost vln, což vede ke zvýšené spotřebě kotevních prvků někdy až o 40%. Nyní provedeme rozdělení objektu na oblasti dle Obr. 2, který vychází z ČSN EN 1991-1-4 čl. 7.2.3. Střecha je tvořena dvěma obdélníky o rozměrech 51,4 x 9,0 m a 11,4 x 5,3 m. Rozdělení se provede pro oba obdélníky v obou směrech a veškeré doposud získané údaje se zpracují do grafické podoby (Obr. 3). Obr. 2 – Rozdělení střechy na oblasti (ČSN EN 1991-1-4 čl. 7.2.3)
e = min (b; 2h) pro rozměry 51,4 x 9,0 m
e = min (b; 2h) pro rozměry 11,4 x 5,3 m
Obr. 3 – Výsledný kotevní plán
Závěr Při návrhu kotevních prvků nelze vycházet z empirických hodnot odolnosti kotevních prvků ani se řídit doporučeními, které nejsou zahrnuty v žádných normách, vyhláškách ani nařízeních. Vlivem použití empirického návrhu kotev či Fdov = 0,4 kN může dojít k nedostatečnému kotvení střešního pláště nebo naopak ke zbytečnému zvýšení nákladů ať již na pořízení samotných kotevních prvků či provádění pásků hydroizolace k zakrytí vložených řad kotev. Tím se samozřejmě zvyšuje pracnost celkového provedení a rostou rizika možného zatečení vlivem vysokého množství svárů. Návrh mechanického kotvení je nutné provádět vždy v souladu s ČSN EN 1991-1-4 a ETAG 006. Použitím správné sestavy hydroizolačního povlaku a kotevních prvků lze množství materiálu optimalizovat tak, aby konečný výsledek odolal všem zatížením, které na střešní plášť působí, a zároveň byl hospodárný. Poděkování Ing. Aleš Oškera, Ing. Richard Rothbauer, Ing. Libor Bednář Literatura ČSN EN 1994-1-1-4, ETAG 006, Firemní podklady firmy Fatra a.s., Přednášky a konzultace (Rothbauer, Oškera, Bednář), Firemní podklady firmy Hipos s.r.o., www.tzb-info.cz
Ing. Michaela Benková 10/2014 HIPOS s.r.o. |
hipos
