Stavby 21. století - stavby ze dřeva (IV)

Hlavní příčiny vad staveb ze dřeva

Příčiny vad a poruch stavebních konstrukcí a staveb na bázi dřeva můžeme obecně rozdělit do tří hlavních kategorií.

1. Vady a poruchy způsobené nevhodným projektovým řešením stavby a nevhodným řešením stavebních detailů v důsledku obecně nízké znalosti problematiky navrhování stavebních konstrukcí na bázi dřeva.
2. Vady a poruchy konstrukcí a staveb v důsledku nekvalitního provedení stavebních dílců ve výrobě, nebo nekvalitního provádění stavby, zejména pak montážních detailů.
3. Vady a poruchy způsobené nevhodným užíváním, nesprávnou údržbou a nevhodnými úpravami.

Pro eliminaci řady vad a poruch stavebních konstrukcí na bázi dřeva je velmi důležitá již architektonická koncepce příslušného objektu vycházející ze znalosti specifik navrhování a provádění stavebních konstrukcí ze dřeva. Pokud jsou v architektonické studii použity takové návrhy konstrukcí a jejich vazeb, k nimž neexistují spolehlivá technická řešení detailů vzájemných napojení a průniků jednotlivých konstrukcí, nelze předpokládat, že tyto z hlediska funkční spolehlivosti a trvanlivosti stavby důležité detaily vyřeší montážní mistr nebo stavbyvedoucí. Renomované firmy dodávající již řadu let rodinné domky na bázi dřeva na německý trh vědí, že tyto důležité detaily musí příslušnému orgánu povolujícímu výstavbu dovážených dřevostaveb předkládat spolu s posouzením ne jen z hlediska statiky, ale zejména z hlediska zajištění vnitřních povrchových teplot mimo riziko vzniku plísní a povrchové kondenzace vodní páry a omezení možnosti výskytu kondenzace uvnitř konstrukce v mezích stanovených příslušnou normou DIN.

V dokumentaci pro stavební povolení v České republice je sice dokladován i řez příslušnou stavbou, v této dokumentaci však zpravidla nejsou řešeny žádné detaily a pokud ano, tak se jedná obvykle o obecně známé detaily. V navrhovaných skladbách konstrukcí jsou pak jednotlivé vrstvy deklarovány také pouze obecně, jako parozábrana, tepelná izolace, případně difúzní folie, bez udání typu nebo vymezení jejich důležitých fyzikálních vlastností. Z takovéto dokumentace lze pouze předpokládat, že se architekt nebo projektant funkční spolehlivostí a trvanlivostí stavebních konstrukcí a stavby vůbec nezabýval a obecně vžitým pravidlem kolektivní viny přesouvá důležitá rozhodnutí a technická řešení na dodavatele stavby. Současně lze z takovéto dokumentace dojít jednoznačně k názoru, že vlastně nemá dostatečné znalosti z navrhování stavebních konstrukcí a staveb na bázi dřeva. Z uvedeného důvodu pracují renomovaní dodavatelé montovaných rodinných domků na bázi dřeva na našem trhu se stále stejnými projektanty a architekty, kteří již pochopili příslušný konstrukční systém a jejich projekty jsou detailně zpracovány až do náročných montážních detailů. Vytváří si tak vlastní databanky spolehlivých, ověřených technických řešení stavebních konstrukcí a detailů. Tyto firmy si pak oprávněně střeží svá technická řešení jako jakési know-how. Tato činnost je samozřejmě finančně náročná a promítá se do ceny příslušných staveb.

V zemích, kde je podíl dřevostaveb na trhu podstatně vyšší než v ČR, je vydávána a aktualizována řada odborných publikací a periodik, kde jsou detailně zpracována řešení spolehlivých stavebních konstrukcí a detailů z hledisek stavební tepelné techniky, stavební akustiky, požární odolnosti a dalších hledisek navrhování a provádění stavebních konstrukcí a staveb na bázi dřeva. Z toho jasně vyplývá, že spolehlivá a ověřená řešení důležitých detailů jsou alfou a omegou spolehlivosti a trvanlivosti těchto staveb. V zemích jako jsou SRN, Rakousko, Švýcarsko, ale i v USA a Kanadě jsou tyto publikace a periodika vydávány různými odbornými svazy a asociacemi ve spolupráci s renomovanými technickými zkušebnami a univerzitami. Například v Kanadě můžete spolehlivá a ověřená řešení montážních detailů najít za mírný poplatek na internetu.

Požadavky na konstrukce dřevostaveb

Mezi dřevostavby však nemůžeme počítat jen montované rodinné domky na bázi dřeva. Stejné technické problémy je nutno řešit prakticky i u všech obytných podkroví rodinných domků realizovaných na silikátové bázi a u všech půdních vestaveb a nástaveb.

I zde má projektant za povinnost vycházet při jejich navrhování z ověřených konstrukčních systémů a technologií, tak jak to ukládá stavební zákon v § 47, cituji:
"(1) Pro stavbu mohou být navrženy a použity jen takové výrobky a konstrukce, jejichž vlastnosti z hlediska způsobilosti stavby pro navržený účel zaručují, že stavba při správném provedení a běžné údržbě po dobu předpokládané existence splňuje požadavky na mechanickou pevnost a stabilitu, požární bezpečnost, hygienu, ochranu zdraví a životního prostředí, bezpečnost při užívání, ochranu proti hluku a na úsporu energie a ochranu tepla".

Zpravidla tedy nestačí při projektování dřevostaveb, ale i obytných podkroví rodinných domků a půdních vestaveb a nástaveb bytových domů přistupovat k návrhu nových konstrukcí, případně oprav a úprav stávajících konstrukcí pouze z hlediska statiky a stability konstrukce, i když je to základ, bez kterého může být realizace, oprava nebo rekonstrukce nosných dřevěných konstrukcí vážným porušením bezpečnosti stavby a někdy i ohrožením zdraví a životů těch, kteří stavbu provádějí, nebo užívají. K zajištění trvanlivosti nových konstrukcí na bázi dřeva je bezpodmínečně nutno posoudit všechna navrhovaná řešení z hlediska stavební tepelné techniky a zejména pak z hlediska možné difúze a kondenzace vodní páry v nově navrhovaných konstrukcích. Zodpovědný projektant obvykle prověří výpočtem možnost kondenzace vodní páry ve skladbě nově navrhovaného obvodového a střešního pláště, nemůže však posoudit z tohoto hlediska příslušné prováděcí detaily, když je ani k povolení, ani k provádění stavby nemusí řešit. Jejich řešení je, jak už bylo uvedeno, záležitostí příslušné prováděcí stavební firmy. Nepochybujme o odborné zdatnosti tesařského mistra, který musí mít řadu odborných znalostí k tomu, aby mohl tyto mnohdy náročné konstrukce, případně opravy a rekonstrukce provádět. Nemůžeme však předpokládat, že by byl schopen i z časového hlediska posoudit v průběhu provádění těchto prací veškeré úpravy, které řemeslně správně podle projektu provede, jak se budou chovat při užívání stavby z hlediska difúze a kondenzace vodní páry na povrchu nebo uvnitř těchto konstrukcí.

Přitom v harmonizované ČSN 73 0540-2 Tepelná ochrana budov, část 2: Funkční požadavky je uvedeno, cituji:
6.1.1 Pro stavební konstrukci, u které by zkondenzovaná vodní pára uvnitř konstrukce G_k v kg.m ^-2. rok ^-1 mohla ohrozit její požadovanou funkci, nesmí dojít ke kondenzaci uvnitř konstrukce, tedy: G = 0

POZNÁMKA 1 - Ohrožením požadované funkce je obvykle podstatné zkrácení předpokládané životnosti konstrukce, snížení vnitřní povrchové teploty konstrukce vedoucí ke vzniku plísní, objemové změny a výrazné zvýšení hmotnosti konstrukce mimo rámec rezerv statického výpočtu, zvýšení hmotnostní vlhkosti materiálu na úroveň způsobující jeho degradaci. Zejména musí být respektovány podmínky pro uplatnění dřeva a/nebo materiálů na bázi dřeva ve stavebních konstrukcích ...

6.1.2 Pro stavební konstrukci, u které kondenzace vodní páry uvnitř neohrozí její požadovanou funkci, se požaduje omezení celoročního množství zkondenzované vodní páry uvnitř konstrukce G_k v kg.m ^-2. rok ^-1 tak, aby splňovalo podmínku: G_k < G_kN

Pro jednoplášťovou střechu, konstrukci s vnějším tepelně izolačním systémem, vnějším obkladem, popř. jinou obvodovou konstrukci s difúzně málo propustnými vnějšími povrchovými vrstvami je:
     G_kN = 0,1 kg.m ^-2. rok ^-1
Pro ostatní konstrukce je:
     G_kN = 0,5 kg.m ^-2. rok ^-1
Pro tyto konstrukce zároveň platí požadavek: G_k < G_v

V běžné praxi však většina architektů a projektantů ve svých návrzích využívá právě znění bodu 6.1.2 platné ČSN a v podstatě ani neví, zda k nějakému ohrožení funkce dřevěné konstrukce obvodového pláště dochází či ne. K tomu, že výskyt závad a havárií takto navržených konstrukcí je v podstatě mizivý a vždy je spojen i s jiným zdrojem zvýšení vlhkosti dřevěné konstrukce, jako například zatékáním lokálně porušenou krytinou, přispívá skutečnost, že příslušný výpočet bilance zkondenzované a vypařené vodní páry se provádí pro výpočtovou hodnotu relativní vlhkosti vnitřního vzduchu 50 %. Skutečná relativní vlhkost vnitřního vzduchu v obytném prostředí v zimním období při užívání ústředního vytápění se obvykle pohybuje mnohdy pod 40 %. Stačí však, aby si majitel nebo nájemník pořídil pro vytápění bytu klimatizační jednotku nebo pro své alergické děti pořídil zvlhčovač vzduchu a dlouhodobě zajistil relativní vlhkost vnitřního vzduchu na z hlediska hygieny vnitřního prostředí doporučené hodnotě. Stav konstrukcí na bázi dřeva zabudovaných v takto projektovaných stavbách se pak může užíváním v souladu s technickými normami a hygienickými předpisy výrazně změnit. Podobná situace může nastat i při použití velmi těsných oken s tepelně izolačním dvojsklem, kde si projektant neuvědomil takto zásadní změnu pro vlhkostní bilanci stavby a neučinil potřebná technická opatření k eliminaci této změny. Odvolávat se na "infiltraci" oken má snad smysl u starých oken, ale v dnešní době, kdy každé nové okno je prakticky 100% těsné, je argumentem z minulého století. Takže jediná správná cesta je nucené větrání a samozřejmě že s rekuperací tepla.

Dřevěné konstrukce a vlhkost

Pro správnou aplikaci ustanovení uvedené ČSN je nutno zabývat se i tím, za jakých podmínek k přípustné kondenzaci uvnitř konstrukce obvodového pláště staveb na bázi dřeva dochází. Pokud se kondenzační zóna vyskytuje například v dodatečném zateplení obvodové stěny, tj. ve vrstvě, která je mimo oblast dřevěných konstrukčních prvků obvodové stěny, je možné ji v mezích normy bez obav připustit. Jestliže se kondenzační zóna vyskytuje v části, kterou prochází prvky nosné dřevěné konstrukce, je realizace takovéto konstrukce, byť i s přípustným množstvím zkondenzované vodní páry, diskutabilní. Zde je nutno si uvědomit, že kondenzační zóna probíhá obvykle mezi vrstvami s teplotou 0 až 10 °C. Dřevo v takto navržených konstrukcích je pak prakticky po určitou dobu vystaveno prostředí s uvedenými teplotami a relativní vlhkostí okolního prostředí 100 %. Pokud ještě z výpočtu bilance zkondenzované a vypařené vodní páry zjistíme, že ke kondenzaci uvnitř konstrukce dochází až do teploty vnějšího prostředí např. 5 °C, je jasné, že bude takto navržená dřevěná konstrukce vystavena značnému navlhání prakticky po celé zimní období a i v přechodném klimatickém období s teplotou vnějšího vzduchu nižší než 5 °C.

Z nauky o dřevě, z nomogramu rovnovážné vlhkosti dřeva zjistíme, že rovnovážná vlhkost dřeva při teplotě 0 až 10 °C a relativní vlhkosti vzduchu 100 % překračuje hodnotu 28 % a blíží se stavu nasycení vláken. To znamená, že v uvedeném případě je dřevo v konstrukci vystaveno značnému riziku napadení plísněmi a dřevokaznými houbami, a to poměrně po velkou část roku. Přitom je nutno si uvědomit, že pokud projektant připustí normou povolenou kondenzaci uvnitř konstrukce za podmínek, že do výpočtu dosadí hodnotu součinitele difúze vodní páry pro zvolený materiál parozábrany, bude skutečný difúzní odpor vrstvy plnící funkci parozábrany odpovídat kvalitě jejího provedení. V případě nekvalitního provedení spojů v této vrstvě a nedostatečného utěsnění prostupů konstrukcí a instalací vrstvou parozábrany bude podle stanoviska odborníků na stavební tepelnou techniku difúzní odpor této vrstvy až o jeden řád nižší, než je vypočtený difúzní odpor příslušného materiálu, ze kterého je parozábrana navržena. V takovém případě může nastat situace, že skutečné množství zkondenzované vodní páry v konstrukci za normativních podmínek bude vyšší než normou povolené celoroční množství zkondenzované vodní páry.

V souboru technických norem harmonizovaných s Evropskou unií "Trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi" ČSN EN 335-1 Definice tříd ohrožení biologickým napadením, část 1: Všeobecné zásady a ČSN EN 335-2, část 2: Aplikace na rostlé dřevo zjistíme, že dřevo v zakrytých konstrukcích bez styku se zemí, kde je nebezpečí vlhkosti, je zařazeno do třídy ohrožení 2. Pro třídu ohrožení 2 je v citovaných normách uvedeno:

V tomto prostředí vlhkost rostlého dřeva přesahuje příležitostně 20 % hmotnosti buď v celku nebo v jednotlivých částech a tím umožňuje napadení dřevokaznými houbami. Může dojít k zabarvení u dřeva v důsledku dřevozabarvujících hub a růstu plísní na jeho povrchu. V textu v ČR již publikovaných harmonizovaných norem není jednoznačně uvedeno, zda konstrukce, u kterých je výpočtově zjištěna přípustná roční bilance zkondenzované a vypařené vodní páry, je nutno zařadit do třídy ohrožení 2 nebo 1. Žádné dlouhodobé sledování vlivu kondenzace vodní páry v konstrukci ze dřeva, z kterého lze odvodit, zda u dřevěných prvků a konstrukcí při normou povoleném množství zkondenzované vodní páry dojde jen k příležitostnému překročení vlhkosti dřeva 20 %, není známo. A normy, podle kterých by měl projektant rozhodnout, zda a jakou chemickou ochranu dřeva v takovéto konstrukci použije, ještě nejsou přeloženy. Ze srovnatelné normy pro ochranu dřeva DIN 68 800 je zřejmé, že konstrukce, u nichž bylo výpočtově prokázáno přípustné množství zkondenzované vodní páry, jsou zařazeny do třídy ohrožení, ve které musí být všechny konstrukční prvky ze dřeva impregnovány proti dřevokazným houbám a hmyzu. Vzhledem k tomu, že v České republice nejsou většinou technické normy závazné, není nic jednoduššího, než že se touto disharmonií v harmonizaci našich norem nikdo nezabývá a projektant aby se v této změti norem a předpisů procházejících harmonizací s Evropskou unií vyznal.

Celá záležitost je však o to složitější, že pokud by se prokázalo, že při přípustném celoročním množství zkondenzované vodní páry podle ČSN 73 0540-2 je dlouhodobě překračována vlhkost dřeva 20 %, byly by všechny statické výpočty, u nichž je uvedeno, že platí pro dřevěné konstrukce v tak zvané chráněné expozici, neplatné.

Dosud platná ČSN 73 1701 Navrhování dřevěných stavebních konstrukcí definuje chráněnou expozici jako prostředí chráněné proti přímému působení vlhkosti, v kterém absolutní vlhkost dřeva nepřekročí 18 %.

EUROKÓD EC5 definuje třídy použití takto:
Třída použití 1 je charakterizována obsahem vlhkosti v konstrukčních materiálech, který odpovídá teplotě 20 °C a relativní vlhkosti okolního vzduchu, která překračuje hodnotu 65 % nejvýše několik týdnů v roce. U většiny jehličnatých druhů dřeva není překročena průměrná rovnovážná vlhkost 12 %.
Třída použití 2 je charakterizována obsahem vlhkosti v konstrukčních materiálech, který odpovídá teplotě 20 °C a relativní vlhkosti okolního vzduchu, která překračuje hodnotu 85 % nejvýše několik týdnů v roce. U většiny jehličnatých druhů dřeva není překročena průměrná rovnovážná vlhkost 20 %.

V ČSN P ENV 1995-1-1 Navrhování dřevěných konstrukcí, Část 1-1: Obecná pravidla a pravidla pro pozemní stavby jsou třídy použití označovány názvem "třídy vlhkosti". Porovnání nové harmonizované normy pro navrhování dřevěných konstrukcí a normy trvanlivost dřeva a materiálů na jeho bázi ukazuje, že na třídy použití (vlhkosti) 1 a 2 se vztahují podmínky pro použití dřeva v třídách ohrožení 1 a 2. Třída použití 3 pak zahrnuje třídy ohrožení 3, 4 a 5. S ohledem na trvanlivost dřeva ve stavebních konstrukcích je proto třeba nejprve vyšetřit, v jakých podmínkách bude dřevo v konstrukcích zabudováno a jaká bude jeho průměrná rovnovážná vlhkost. Zároveň je důležité, aby do konstrukce bylo zabudováváno dřevo s vlhkostí co nejblíže této rovnovážné vlhkosti, aby se tak zabránilo nadměrnému sesychání dřevěných konstrukčních prvků a tvorbě výsušných trhlin.

Spolehlivé a bezpečné stavby ze dřeva

Uvedené skutečnosti potvrzují, že pokud nejsou návrhy skladeb a provedení konstrukcí předem posouzeny z hlediska difúze a kondenzace vodní páry v uvedených souvislostech harmonizovaných předpisů a technických norem, nemá projektant a konstruktér, který se dlouhodobě nevěnuje navrhování stavebních konstrukcí a staveb ze dřeva, šanci navrhnout spolehlivé a bezpečné konstrukce rodinných domků na bázi dřeva, ale ani domků na silikátové bázi s obytným podkrovím, a ani konstrukcí půdních vestaveb a nástaveb na bázi dřeva. Uvedené argumenty také potvrzují, že pro správný návrh obvodových konstrukcí na bázi dřeva je zapotřebí součinnosti řady odborníků z různých profesí, kteří jsou schopni vytvořit spolehlivý a bezpečný konstrukční systém. Tak zvaná "lidová tvořivost" až při provádění staveb se zpravidla nevyplácí. V zemích Evropské unie vychází řada odborných časopisů a publikací, které na základě seriózních výzkumů a dlouhodobých sledování uvádějí řadu informací o spolehlivých řešeních dřevěných stavebních konstrukcí a prováděcích detailů. Mnohdy jsou zde uvedeny i defekty, které mohou nastat při nesprávném navržení nebo nedbalém provádění těchto konstrukcí. Tyto publikace jsou zpravidla vydávány profesními spolky firem zabývajících se výrobou a výstavbou stavebních konstrukcí a staveb ze dřeva. V naší republice je naopak projektant a konstruktér zahlcen různými komerčními prospekty výrobců tepelných izolací a konstrukčních materiálů, ve kterých jsou ve snaze usnadnit projektantovi práci, ale hlavně prodat svůj výrobek, publikována různá řešení skladeb a tepelných izolací stěn, střech a jejich detailů, u kterých po seriózním posouzení z hlediska difúze a kondenzace vodních par zjistíme, že jsou přinejmenším sporná.

Na první pohled se zdá, že postavení domu ze dřeva je velmi jednoduché, a po pravdě řečeno to zase nic moc složitého není. Z uvedených souvislostí je ale zřejmé, že k jeho postavení je nejprve potřeba vyřešit řadu složitých problémů. Někdy je až zarážející, jak se řada budoucích stavebníků, investorů domnívá, že stačí nechat si od architekta navrhnout pěkný a pokud možno levný rodinný dům, a pak jen stačí najímat si na jednotlivé práce řemeslníky, kteří mají nejlevnější nabídku svých prací. Je to něco podobného, jako kdyby se investor rozhodl pořídit si auto tím způsobem, že si objedná od jednoho výrobce nejlevnější motor, od jiného podvozek, od dalšího karoserii atd., s tím, že si sežene "levného" automechanika, který mu z toho sestrojí auto. Za dodávkami montovaných rodinných domů od renomovaných dodavatelů je skryta řada odborníků a techniků, kteří nejprve vše vyřeší na papíře a pak podle podrobných návodů firmou proškolení stavební dělníci vše smontují.