Navazujeme na dřívější článek o statice základů a opěrných zdí.
Poruchy cihelných nosných stěn
Cihelné nosné stěny jsou jako konstrukční prvek primárně namáhány tlakem. Kromě tlakového napětí v nich ovšem vznikají i napětí tahová a smyková, kterým zdivo s vodorovnými ložnými spárami odolává výrazně méně. K namáhání zdiva příčným tahem v důsledku svislého zatížení dochází zejména na nárožích stěn a u pilířů namáhaných na vzpěrný tlak.
Dále tahová a smyková napětí vznikají ve zdivu při namáhání vodorovnými složkami reakcí kleneb, prvků krovu, při teplotních dilatacích, při přetváření konstrukce v důsledku poklesů nebo posunů základů, v důsledku nevhodně prováděných přestaveb nebo při dynamickém zatížení. Pevnost zdiva v tahu a ve smyku je velmi nízká a je dána pouze pevností malty. Odolnost zdiva historických staveb proti namáhání vodorovnými silami je dána především třením v ložné spáře, které však dokáže zachytit vodorovnou sílu rovnou až polovině svislého zatížení. To je poměrně vysoká hodnota, která dává historickým stavbám (pokud jsou dostatečně masivní) relativně značnou odolnost proti působení těchto vodorovných sil.
K poruchám cihelných nosných stěn pak dochází při překročení pevnosti zdiva v tlaku, v tahu nebo ve smyku. Porucha se projeví kromě deformací i vznikem a rozevřením trhliny, buď v místech s největším zatížením, nebo v místech s nejmenší pevností zdiva.
K porušení zdiva v důsledku překročení pevnosti v tlaku dochází při jeho přetížení, a to buď v důsledku zhoršení jeho kvality, nebo při nárůstu jeho zatížení. Ke zhoršení kvality zdiva dochází nejčastěji působením vlhkosti, např. při zatékání srážkové vody, poruše vodovodu nebo kanalizace, vzlínání podzemní vody, promrzání apod. K nárůstu zatížení dochází při stavebních úpravách (výměna podlah, vestavba hmotnějších příček, instalace těžkého inventáře apod.) bez patřičných úprav svislé nosné konstrukce.
K překročení pevnosti zdiva v tahu nebo smyku dochází nejčastěji působením vodorovných nebo šikmých sil způsobených např. při poklesu základů, od vodorovných složek reakcí kleneb, při přerušení zedních kleštin nebo porušení konstrukce krovu.
Tvar a poloha trhliny napovídá, o jaký typ porušení zdiva se jedná. Výrazná, zpravidla osamocená, mírně či více šikmá trhlina naznačuje, že se jedná o trhlinu tahovou. Pokud je jich více, bývají dále od sebe a všechny mívají přibližně stejný diagonální průběh po výšce stěny (obr. 2–4).
Jejich příčinou bývá pokles zdiva v určitém místě, způsobený např. zvětráním malty a cihel v místě zatékání, vyhnitím dřevěného prvku zazděného ve zdi, vykloněním zdi v důsledku bočních tlaků klenby, dodatečným probouráním otvoru apod. Místo poruchy lze orientačně určit tak, že myšlená kolmice k trase trhliny směřuje do místa zdroje poruchy.
Trhliny, jejichž příčinou je vyčerpání pevnosti materiálu zdiva v tlaku, bývají zpravidla svislé, tenčí, ve větším počtu a v malém odstupu od sebe. V počáteční fázi poruchy jsou soustředěny do jednoho místa (např. pod zhlavím průvlaku, v patce klenby, v polovině výšky pilíře). S rozvojem poruchy se postupně prodlužují, propojují a narůstá jejich počet. V havarijní fázi rozdělují nosný prvek po celé výšce na několik dílčích částí oddělených průběžnou trhlinou. Někdy dochází i k posunu těchto částí ve směru kolmo na rovinu stěny (obr. 5).
U smykových trhlin je patrný vzájemný posun pravé a levé strany trhliny ve svislém směru.
Při zjištění výskytu poruchy u zděné stěny je třeba primárně stanovit, zda se jedná o stěnu nosnou nebo nenosnou (příčku). To lze odvodit poměrně jednoduše ze stavebních plánů, ze kterých se dá zjistit i její návaznost na stěny v podlaží pod a nad ní. Bez výkresové dokumentace je to výrazně komplikovanější. Vodítkem pro posouzení nosné funkce stěny totiž nemusí být vždy jen její tloušťka.
U historických staveb se často nacházejí v nejvyšších podlažích tenké stěny (tl. 17–20 cm), které svojí tloušťkou odpovídají příčkám, jsou však na ně uloženy stropní konstrukce nad posledním podlažím. Obdobně nejasná situace může být i u místností v nároží budov, kde bývají často dvě vnitřní stěny obdobné tloušťky, ale pouze jedna z nich vynáší stropní konstrukci. Zde může být vodítkem směr průhybu podlahy (stropu), který se dá jednoduše zjistit pomocí laserové vodováhy. Zdánlivě logická úvaha, že stropní konstrukce byly ukládány ve směru kratšího rozpětí, u historických staveb často neplatí.
Během existence historických budov bylo často při různých stavebních úpravách zasahováno do nosného systému (přestavby, nástavby, přístavby, dodatečné otvory, slučování nebo dělení místností), a tak mnoho současných poruch může mít svůj původ v těchto starších úpravách (obr. 6).
Cihelné zdivo je u většiny historických objektů až na výjimky kryto omítkami, které mohou překrývat neprovázané zazdívky starších otvorů, dutiny, omítnutá dřevěná ostění apod. Trhliny tedy mohou být i důsledkem styku těchto materiálů. To, co se jeví jako nově vzniklá porucha, může být pouze prokreslení starší trhliny, která byla v minulosti opravena vyspárováním nebo přetažením povrchu zdiva novou štukovou vrstvou.
Cihelné stěny historických budov, zděné zpravidla na vápennou maltu, mají schopnost poměrně značného plastického přetvoření. Stěna může být viditelně zdeformovaná (vyboulená, nerovnoměrně sedlá apod.), a přesto nemusí dojít k jejímu porušení výraznými trhlinami. Tím se výrazně liší od stěn novodobých, zděných na tvrdé cementové malty.
Po vyhodnocení nosné funkce stěny je pak třeba stanovit závažnost poruchy a časový plán potřeby jejího zajištění. Z hlediska stability nosného systému objektu a nutnosti opravy mají podružnou závažnost např. trhliny na styku nenosné příčky s obvodovou stěnou. Ty bývají často důsledkem nedostatečné vazby zdiva příčky s nosnou stěnou při dodatečné vestavbě příčky. Přirozené objemové změny (teplotní dilatace) stěn pak způsobí rozevření trhliny. Obdobnou situací bývají vodorovné trhliny na styku podhledu plochého (zpravidla dřevěného trámového) stropu s nosnou zdí.
Odlišnou kategorií poruch nosného zdiva jsou trhliny dilatační. Každá stavební konstrukce podléhá teplotním objemovým změnám. U objektů s provozem, tedy v zimě temperovaných, jsou tímto zatížením namáhány pouze obvodové stěny. Trhlina se pak často vyskytuje pouze na vnější straně zdiva a na vnitřním líci není patrná. U objektů dočasně nevyužívaných (resp. nevytápěných) jsou s menší či větší intenzitou teplotními změnami namáhány obvodové i vnitřní konstrukce. Nejvýrazněji se teplotní dilatace projevují na dlouhých ohradních stěnách zahrad historických objektů. Čím delší je spojitý, nepřerušený úsek stěny, tím vyšší je pravděpodobnost vzniku trhliny (zpravidla svislé). U stěn bez otvorů je to zpravidla v polovině jejich volné délky, při proměnné tloušťce stěny v místě s nejmenší pevností materiálu v tahu. U stěn s otvory pak trhliny vznikají v nadpraží a parapetech těchto otvorů.
Poruchy cihelných kleneb
Velice rozšířenou konstrukcí u historických staveb jsou cihelné klenby. Ty se dělí z konstrukčního hlediska na dvě zásadní skupiny – klenby valené a kupole. Jejich další jednotlivé druhy můžete vidět na obr. 8.
Zvláštní skupinou jsou ploché klenby s ocelovými nosníky a konstrukce z cihelných vložek, které se vyskytují u staveb z konce 19. století a první poloviny 20. století (obr. 9a, b, c).
K nejčastějším poruchám kleneb dochází v důsledku poškození zdiva zatékáním (1), lokálním či celoplošným přetížením (2) nebo poklesem či pootočením podpor (3) v důsledku nevhodně provedených stavebních úprav nosných stěn vynášejících klenbu či poklesem základů nosných stěn (obr. 10).
O stabilitě a únosnosti klenby rozhodují tři podmínky rovnováhy. První podmínkou je rovnováha v pootočení, druhou je rovnováha v posunutí a třetí podmínkou je výminka bezpečné pevnosti, kdy nesmí být překročena pevnost zdiva v tlaku (obr. 11). Tyto podmínky je třeba ověřit statickým výpočtem. Velkou neznámou je při tom pevnost zdiva v tlaku, která se může u promáčeného zdiva místo od místa výrazně lišit.
Při průzkumu porušených kleneb je třeba sledovat jejich deformace (pronesení), průběh trhlin a stav zdiva. Z hlediska stability jsou největší hrozbou u nejčastěji se vyskytujících valených kleneb trhliny ve čtvrtinách rozpětí, zpravidla ve spojitosti s deformací (pronesením) klenby v tomto místě. Často jsou zde zatíženy druhotně postavenou příčkou či nosnou stěnou navazujícího podlaží. Trhlina ve vrcholu klenby je z hlediska statiky méně významná, stabilita klenby v těchto případech zpravidla nebývá bezprostředně ohrožena.
Zvláštním případem jsou stropní klenby sklepů, které byly původně uvnitř objektů a po jejich vybourání se staly klenbami pod volnými plochami či nádvořími. Tyto klenby nebyly v době výstavby izolovány proti vodě a po ubourání vrchních objektů dochází k vyplavování pojiva (vápna) ze spárové malty a postupnému vydrolování malty na spodním líci klenby.
V příštím díle sérii uzavřeme a podíváme se na to, jak porušené základy a stěny staticky zajistit. Nenechte si ujít nic z obsahu na ESTAV.cz a aktivujte si týdenní e-mailový zpravodaj zdarma.
Sdílet / hodnotit tento článek