Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy
Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Ing. Zdenek Štefek, Ing. Pavel Zejda, Ph.D., doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.

SPODNÍ STAVBA HISTORICKÝCH BUDOV

Vydala Grada Publishing, a.s.
U Průhonu 22, Praha 7
obchod@grada.cz, www.grada.cz
tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400
jako svou 6398. publikaci

Odpovědná redaktorka Tereza Otcovská
Sazba Martina Mojzesová
Jazyková korektura Martina Mojzesová
Fotografie na obálce archiv autorů
Fotografie v textu z archivu autorů, pokud není uvedeno jinak
Ilustrace z archivu autorů
Počet stran 176
První vydání, Praha 2016
Vytiskly Tiskárny Havlíčkův Brod, a. s.

© Grada Publishing, a.s., 2016
Cover Design © Grada Publishing, a.s., 2016

Názvy produktů, firem apod. použité v knize mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

ISBN 978-80-271-9476-6 (ePub)
ISBN 978-80-271-9475-9 (pdf)
ISBN 978-80-247-4846-7 (print)

Poděkování

Zvláštní poděkování patří Ing. Kristýně Michalové za zpracování stavebních detailů, Martinu Hendrychovi za zpracování grafických 3D podkladů, Ing. Martinu Němcovi za poznatky v oblasti tepelné techniky budov, Ing. Janě Hrabovské a všem dalším, kteří se rovněž zasloužili o výslednou podobu této publikace nebo kteří nás v její tvorbě jinak podpořili.

Úvod

Při úvahách, které nás vedly k napsání této knihy, jsme vycházeli z praktických zkušeností, proč vlastně dochází k poruchám v takovém oboru stavebnictví, jako je rekonstrukce spodní stavby historických budov. Je nutné brát v úvahu, že spodní stavba úzce souvisí s geologií, hydrogeologií a dodatečnou ochranou budov proti negativním účinkům vody. Tento dílčí obor stavebního řemesla není prostý ani jednoznačný, záleží v něm především na subjektivním vnímání dané situace jednotlivými zúčastněnými. Naštěstí již není vnímán jen jako nedílná a často opomíjená část stavebnictví, ale dostává čím dál konkrétnější popis v podobě legislativy – norem, směrnic, technologických postupů apod.

Stále však tento obor zůstává velmi specifický, protože řešení vždy ovlivňují lidé a úroveň jejich znalostí, dovedností a vlastní motivy pro rozhodnutí, která cesta k cíli bude zvolena.

Žádný jednotlivý návrh proto nelze označit pro danou situaci jako jediný správný nebo chybný. Existují variantní řešení v různé složitosti a zároveň i ekonomické náročnosti.

Lze tedy najít univerzální a jasnou odpověď na otázku, jak řešit opravu (sanaci) dokonale? To v žádném případě. Lze ale popsat situace, pro které je nějaký konkrétní postup vhodnější než jiný, nebo naopak pro které je jiný postup zcela nevhodný.

Cílem této knihy je umožnit účastníkům procesu opravy či rekonstrukce spodní stavby, aby si na nejčastějších případech poruch mohli uvědomit, je-li jejich postup nebo způsob řešení opravy na takové úrovni, že vlastní dílo neznehodnotí.

Předpokladem dobře provedené sanace jakékoli konstrukce je mít dostatečné povědomí o tom, co taková sanace obnáší, ještě před zásahem do konstrukce. Dále je pak dobré vyznačovat se dostatečnou mírou odpovědnosti, než je provedeno konečné rozhodnutí, jakým způsobem bude spodní stavba sanována. Vynaložené náklady na realizovanou sanaci jsou totiž ovlivňovány vždy již před samotnou realizací, a proto pokud vzniknou, je již velmi náročné, nebo dokonce nemožné je snižovat.

Kdo je vlastně tzv. přímým účastníkem procesu oprav a rekonstrukce? Stavebník (investor), projektant (navrhovatel), zhotovitel, či uživatel? Je to každý z nich, který podle míry zainteresovanosti ovlivňuje konečný výsledek díla.

Pro názornost lze uvést jednoduchý příklad rozdílného úhlu pohledu na daný výsledek. Představme si starý vlhký sklep. Investor (majitel domu) má zájem provést sanaci vlhkého zdiva tak, aby se původní prostor využívaný coby sklep stal prostorem obytným s trvalým pobytem osob. Požadavkem investora jsou také co možná nejnižší investiční náklady. Pro projektanta je oproti tomu nejvýznamnější volba technologie, která musí být jemu dostupná a také na úrovni jeho znalostí a dovedností. Z pohledu stavební firmy (zhotovitele) je nejzásadnější, zda je navržený způsob proveditelný a jaká jsou rizika, záruky a finanční efekt. I pohled uživatele je zcela odlišný, neboť pro něho je prioritní, budou-li za vynaložené prostředky prostory obyvatelné v dostatečném komfortu jako ve vyšších podlažích nebo v nové vestavbě.

Pokud bude náhled na tento proces oddělen, bez vyjasnění očekávání a skutečností všech zúčastněných stran, může dojít k rozporům již při jednotlivých procesech (stavební záměr – projekt – realizace – užívání).

V této knize se čtenář dozví a udělá si představu o následujícím:

•o geotechnice staveb a vybraných poruchách spodní stavby;

•o historických možnostech ochrany staveb z hydrogeologického hlediska;

•o nevhodných postupech při rekonstrukcích spodní stavby z hlediska vlhkosti a geotechniky;

•o možných způsobech minimalizace nejčastějších chyb ve fázi projektu a vlastní stavby;

•o vybraných právních podkladech a legislativě.

Tato kniha byla psána odborníky a specialisty v dané problematice, tedy i styl psaní vychází z jejich vlastního pohledu.

Červen 2015

Ing. Zdeněk Štefek

Ing. Pavel Zejda, Ph.D.

doc. Ing. Václav Kupilík, CSc.

1Stavební vývoj ochrany spodní stavby

Spodní stavba začala nabývat na významu hlavně ve starověku (Mezopotámie, Čína, Egypt, Řecko, Indie, Řím), kdy stoupal podíl potřeby odlišnosti významných staveb, a to pro účely vládnoucích vrstev a účely náboženských obřadů. Spodní stavba obecně vyžadovala trvanlivý základ, a to jak pro vlastní únosnost stavby, tak pro trvanlivost, tedy ochranu vůči vnějším vlivům.

Záleželo také na tom, na jakém území a v jakých geologických podmínkách se o stavbě uvažovalo. Stavby mohly být stavěny na písčitých půdách, skále, bažinách, stabilních či nestabilních podložích. Důležité bylo také klima, tedy v jakém podnebném pásu se stavba realizovala.

Používání sušené hlíny a rákosí bylo možné pouze pro běžné stavby. Proto se začínalo již ve starověku používat kamene (cca 3300 př. n. l.). Zdění z malých kvádrů se postupně zvýraznilo používáním rozměrných opracovaných kusů stavebního kamene. Zdi se tak stavěly kladením kamene do vodorovných vrstev téměř bez použití pojiva. Typické pro takovou výstavbu bylo, že styčná spára neprocházela více než jednou vrstvou, a vznikla tak vazba. Při zakládání staveb hrála zásadní roli znalost a zkušenost stavitelů. Znalost problematiky zakládání byla řazena mezi jednu z nejvýznamnějších v tehdejší společnosti. Složitost tohoto odvětví stavitelství byla značná, neboť bylo nutné vyrovnat se s celkovou konstrukcí stavby a její stabilitou, která přenášela značné tlakové síly na základy stavby. Základové konstrukce musely být vymyšleny a postaveny tak, aby odpovídaly stabilitě daného podloží. Důležitou roli zde hrály i vlivy hydrogeologické, zvláště pak působení vody a vlhkosti, které zásadním způsobem ovlivňovaly nejen spodní stavbu, ale celkově životnost konstrukcí jako takových.

1.1Historie ochrany spodní stavby proti vlhkosti

Ideálním stavebním materiálem pro spodní stavby byl nenasákavý kámen, popřípadě řemeslně vyrobená pálená cihla. Rozdíl v použití materiálů spočíval v místě, kde stavba vznikala. Stavitelé znali vlastnosti používaných stavebních materiálů (kamenů i dřeva) a i technologii výroby vápna a hydraulických pojiv. Rovněž v závislosti na místě stavby věděli, jak oddělit nasákavý materiál od nenasákavého, například použitím břidlic, dehtů, asfaltu, jílu, včelího vosku, kovů (olovo, měď) a smoly. Zvláštní pozornost věnovali stavbám v bažinatém a bahnitém prostředí. Takové stavby byly často zakládány na dubových pilotách. Znalosti způsobu kotvení dubových pilot (mnohdy opálených) lze dokumentovat na přesnosti rozměrů pilot k uvažované výšce a zatížení svislých konstrukcí.

Je vhodné se zmínit, jak například popisuje jedna z výrazných postav renesanční architektury Leone Battista Alberti (1404–1472) v knize Deset knih o stavitelství způsob řešení odvlhčení stavby (kniha Deset, kap. 13): „… bude-li země poškozovati stěnu vlhkostí, veď podél stěny příkop široký podle toho, jak toho věc vyžaduje, a udělej polokruhy, které na sebe převezmou těžký tlak doléhající země. K tomu připoj v celé řadě míst průduchy, aby se jimi mohla vylučovati a pročišťovati prosakující vlhkost.“

V knize je mimo jiné popisováno, jak důležité je upravovat základovou půdu pro snižování vlhkosti, například mělkými výkopy vysypanými štěrkem, nebo dřevěným uhlím včetně následné úpravy podlahových krytin směsí vápna a lněného oleje, což „… nepřipustí k podlahám nic škodlivého“. (Alberti, str. 103)

Obrázek 1.1 Řez konstrukcí – hydroizolace v kombinaci s ostře pálenými cihlami

Obrázek 1.2 Břidličné desky jako jednoduchý způsob hydroizolace historického zdiva

Ze zaznamenaného a historicky významného použití izolace proti účinkům vody a vlhkosti lze zmínit Semiramidiny visuté zahrady (obrázky 1.3 a 1.4), které byly zbudovány v Babylonu (Mezopotámie) pravděpodobně v 6. století př. n. l. Visuté zahrady byly založeny na speciálních zděných stupňovitých konstrukcích s klenbami. V konstrukcích střech byla tepelněizolační a hydroizolační vrstva provedená z rákosu zalitého asfaltem. Následnou hydroizolaci tvořily olověné pláty, nad nimiž byla navršena zemina a vysázena řada rostlin a stromů.

Obrázky 1.3, 1.4 Možná podoba zahrad Semiramidiných

Přibližně v době velkého rozvoje měst a městské výstavby (19. století) se zvyšoval nárok na prostor. Z toho důvodu byla spodní stavba a suterénní části převážně činžovních domů ochraňována vůči vlhkostním účinkům vnějšího porézního prostředí. Díky znalosti vlastností nenasákavých materiálů byla konstrukce spodní stavby chráněna zděním buď z neporézního kamene, nebo ostře pálené cihly (keramiky). Začaly být využívány i izolační vlastnosti přírodních asfaltů. Avšak vzhledem k nutnosti přírodní asfalty dovážet a také v důsledku vysokých pořizovacích nákladů byly jakýmsi pokračovatelem přírodních asfaltů kamenouhelné dehty a smola, jejichž výroba se datuje do druhé poloviny 17. století.

Od první poloviny 19. století se pak hydroizolační vrstvy nejen natíraly dehtem, ale do nátěrů se vkládala papírová lepenka. Tyto postupy vznikaly na stavbě. Vznik a použití těžkých hydroizolačních asfaltových pásů je možno datovat do první poloviny 20. století. Ve čtyřicátých a padesátých letech 20. století se již pro účely hydroizolací omezovalo použití dehtů a výrazně se zvyšoval podíl oxidovaných asfaltů. V České republice bylo používání dehtů pro hydroizolaci definitivně ukončeno v roce 1969 a od té doby se používají pouze ropné asfalty.

Asfaltových pásů je v současné době velké množství. Liší se tloušťkou, druhem použitého asfaltu, typem nosné vložky a povrchovými úpravami. Za další ekvivalent asfaltových pásů lze označit asfaltové (bitumenové) silné vrstvy (stěrky), které přejímají výbornou izolační schopnost pásů, ale i větší možnosti využití v detailech stavby.

Obrázek 1.5 Způsob provedení vnitřní asfaltové izolace s horizontálními vzduchovými kanálky (první polovina 20. století)

Obrázek 1.6 Detailní pohled na poruchu z obrázku 1.5

Již v první polovině 20. století byly používány asfaltové izolační profilované pásy (obrázky 1.5 a 1.6), kde byla využita kombinace vlastností izolačních a zvýšení výparné plochy konstrukce v profilovaných dutinách pásů. Více o historických způsobech ochrany spodní stavby je popsáno v kapitole 4.

1.1.1Klasické historické způsoby ochrany spodní stavby před působením vlhkosti

Z tradičních metod lze vyjmenovat zejména systémy a metody vzduchové (využívající proudění vzduchu, a tedy oddělení konstrukcí vzduchovou dutinou), metody odvodňovací (drenáže, vodoteče, trativody a postupy snižující množství vody působící na konstrukce) a metody využívající izolačních vlastností jílu (jíly se dusají do vrstev tloušťky zhruba 30–45 cm).

Tato kapitola se věnuje zejména popisu metody ochrany zdiva vzduchoizolačními systémy, která je jednou z nejstarších, známou již od starověku, a která je funkční do současnosti. Tato metoda je založena na dlouhodobé znalosti účinků proudění vzduchu. Pro obecnou představu změn proudění vzduchu je uveden příklad na obrázcích 1.7 a 1.8.

Obrázek 1.7 Proudění vzduchu (tzv. aerace) v kostele v letním a přechodném období

Obrázek 1.8 Proudění vzduchu (tzv. aerace) v kostele v zimním období

K nejpoužívanějším postupům lze zařadit větrané předstěny vnitřní, vnější vzduchové kanály či předstěny a provětrávané podlahy (obrázky 1.9 až 1.12).

Obrázek 1.9 Vzduchová dutina uvnitř objektu

Obrázek 1.10 Řez vnější vzduchovou dutinou dle nákresu z první poloviny 20. století

Obrázek 1.11 Schematický řez podlahové vzduchové dutiny

Zde stojí za zmínku jedna z významných staveb v České republice, která využívá proudění vzduchu jako izolaci proti vlhkosti, a to Schwarzenberská hrobka v Třeboni, která byla postavena mezi lety 1874 a 1877. Samotná hrobka se nachází pod úrovní hladiny rybníka Svět a je kolem ní vybudován náročný odvodňovací systém a vzduchový kanál široký 60 cm a hluboký 2 m. Tento kanál zároveň odvádí vodu od stavby. Během sanace byla pro impregnaci cihelného zdiva realizována speciální omítka, kterou tvořila směs starého hašeného vápna, říčního písku, sádry a vodního skla.

Každá stavba, od zmiňovaného historického vývoje až po současnost, vždy vyžadovala určitou míru znalostí o geotechnice stavby, která se s rozvojem vědy a výzkumu neustále zdokonalovala a zefektivňovala. To ovšem neznamenalo, že by si stavitelé v minulosti nebyli vědomi závažnosti nároků kladených na základy a zakládání staveb. Naopak, vědomosti starověkých, středověkých a renesančních stavitelů a architektů byly na vysoké úrovni. Jejich postupy pro přípravu stavby, zaměření, vyhodnocení místa pro stavbu a metody zakládání staveb byly velmi pečlivé a důsledné.

Jako příklad lze uvést citaci z díla Čtyři knihy o architektuře od Andrea Palladia (pozdně renesančního architekta, 1508–1580), kde se v kapitole 1. VII „O kvalitě půdy, do níž se mají klást základy“ zmiňuje: „Proto mezi všemi omyly, při nichž se při provádění stavby může upadnout, jsou nejškodlivější ty, které se přiházejí [nacházejí] u základů, protože přinášejí zkázu celému dílu a také je nelze napraviti bez největších nesnází. Architekt sem proto musí vložit všechnu svou bedlivost, protože někde jsou základy přirozené a jinde je třeba použít umění.“

V knize, kterou právě držíte v ruce, půjde primárně o popis a vlivy faktorů geotechniky a faktorů lidského vlivu na spodní stavbu. Dále se tato publikace zabývá hlavně stavbami zděnými a takovými, které jsou v současné době (21. století) předmětem rekonstrukcí, adaptací a renovací, tedy stavbami postavenými převážně před 100–200 lety.

Podstatnou informací je, že se v současné době u spodních staveb náklady na sanace a vzniklé škody vůči nákladům na pořízení hydroizolací spodní stavby pohybují v hodnotách až 1 000 % původních nákladů.

Obrázek 1.12 Moderní způsob realizace provětrávané podlahy

2Geotechnika spodní stavby

Důležitým oborem stavebnictví, který úzce souvisí se spodní stavbou, je geotechnika. Bez znalostí mechaniky zemin a vlivů hornin na spodní stavbu nelze bezpečně navrhnout stavbu, natož pak její ochranu. To se samozřejmě týká i historických staveb.

Pro vytvoření správného či optimálního návrhu ochrany stavby vůči vodě a vlhkosti, tedy z hydroizolačního hlediska, je nutná principiální znalost procesů uvedených v následujících kapitolách.

2.1Pohyb vody v zemině

Pohyb vody v zemině velmi úzce souvisí s propustností zemin, tlakem prosakující vody na zeminu, vzlínavostí, smršťováním zemin a nakonec bobtnáním či rozbředáním zemin.

Každá zemina obsahuje různě velké póry. U jílovitých zemin jsou póry tak malé, že je nelze pouhým okem pozorovat, u písku jsou větší a navíc viditelné. Póry, což jsou mezery mezi zrny, jsou různého tvaru a jsou spojité ve všech směrech. To umožňuje prosakování vody v jakémkoli směru. Jestliže voda prosakuje zeminou, pak působí mezi vodou a zrny zeminy tření.

Voda vzlíná od hladiny podzemní vody k povrchu, kde se vypařuje nebo v zimě zamrzá, popř. je spotřebována rostlinami. Rychlost vzlínání vody závisí na propustnosti a na kapilární výšce. U jílů je kapilární výška velká, avšak součinitel propustnosti je velmi malý, a proto je také malá rychlost vzlínající vody. U písků je naopak součinitel propustnosti velký, avšak kapilární výška je malá, a proto rychlost vody při vzlínání je rovněž malá. Pro výšku přibližně 1 m vychází, že největší množství vzlíná v hlinitém písku nebo písčité hlíně, která má dostatečně velkou kapilární výšku a také hodnota součinitele propustnosti je dosti velká. Při vzlínání vody zeminou dochází současně k jejímu odpařování. Čím je výpar větší, tím menší je výška, na kterou voda v zemině vystoupí, což má velký význam při stanovení kapilární výšky.

Tím, že se voda ze zeminy vypařuje (zejména v dlouhotrvajícím teplém období), zemina se smršťuje. Sahá-li smrštění od povrchu až pod úroveň základové spáry, stavba sedá a trhá se. Proto se smršťování zemin velmi nepříznivě projevuje na stavbách mělce založených.

V případě, že se jedná o podloží s vysokým obsahem jílů, projevuje se smrštění v našich geologických poměrech až do hloubky 1,3 m, někdy i 1,5 m. Z toho důvodu je v takových základových podmínkách nutno stavby zakládat až do této hloubky.

Poruchy způsobené nadměrným vysycháním, a tedy smrštěním, se snadno poznají tak, že bývají odtrženy rohy staveb obrácené k jihu. Sluneční paprsky totiž nejintenzivněji působí na zeminu pod jihovýchodními a jihozápadními rohy staveb. U starých staveb se tomuto negativnímu jevu bránilo tím, že tyto rohy byly vytvořeny mohutnými pilíři. Nejmenší vysušování se vyskytuje u severovýchodních a severozápadních rohů, a proto zde trhliny obvykle nevznikají.

Opakem vysychání je bobtnání. Je to označení pro zvětšení objemu jílu za přístupu vody nebo vlhkého vzduchu. K bobtnání jsou náchylné především třetihorní jíly. Když se takový jíl odlehčí, povrch absorbované vody se začne opět zvětšovat, zrna zeminy se od sebe vzdalují a vlhkost se zvyšuje. Pokud stavba vyvozuje menší zatížení, než je bobtnací tlak, dojde vlivem bobtnání jílu v podloží k porušení stavby zvednutím.

Pokud zeminy vlivem vody získávají kašovou konzistenci, mluvíme o jejich rozbředání. Zeminy, které byly únosné, se v důsledku rozbředání stávají neúnosnými.

Sypké zeminy jsou neúnosné, pokud se hydraulický sklon vody prosakující směrem nahoru blíží kritickému sklonu, při němž je objemová tíha sypké zeminy nulová za předpokladu, že voda prosakuje směrem dolů ve směru tíže. Je-li písek v beztížném stavu a nepřenese žádné zatížení, chová se jako těžce vazká tekutina. Této konzistenci je možno zabránit, pokud se hladina podzemní vody sníží studněmi nebo se zmenší hydraulický sklon prosakující vody.

2.2Stlačitelnost a konsolidace základové zeminy

Při zakládání staveb na málo propustných zeminách (např. jílech) je nutno dlouhodobě sledovat průběh deformace v čase, poněvadž zde dochází k pomalému vytlačování vody z pórů zeminy. Naopak u propustných písčitých zemin dochází k deformaci téměř ihned po jejich zatížení. Proces chování jílovitých zemin je nutné znát i při rekonstrukcích staveb (například při realizaci jílových izolací). Deformační vlastnosti zeminy při jednoosé napjatosti mohou být charakterizovány koeficientem stlačitelnosti, který je pro různé druhy zemin uveden v tabulce 2.1.

Graf 2.1 Časový průběh sedání u různých zemin

Tab. 2.1 Hodnoty součinitele stlačitelnosti pro různé druhy zemin

Druh zeminy

Koeficient stlačitelnosti

Druh zeminy

Koeficient stlačitelnosti

Spraš

20–50

Písek se štěrkem

nad 250

Hlína

15–25

Štěrk

nad 300

Písek

150–250

Jíly dle konzistence

30–120

Jemný písek jílnatý

60–120

Tuhý neogenní slín

90–100

2.3Zemní tlak

Zemní tlak je zatížení vyvozované zeminou na zeď nebo pažení, které zeminu podpírají. Velikost působiště a směr zemního tlaku závisejí na velikosti deformace zeminy a zatížení opěrné konstrukce. V závislosti na deformaci může zemní tlak nabýt jakékoli velikosti od aktivního zemního tlaku přes tlak za klidu až k pasivnímu zemnímu tlaku.

2.4Sedání základové půdy

Sedání základové půdy ovlivňují v zásadě tyto faktory:

•rozdělení napětí v základové spáře není rovnoměrné (konstantní), ale mění se podle tuhosti konstrukce během konsolidace;

•velikost sedání ovlivňuje i změna stlačitelnosti zeminy s hloubkou; u jílovitých zemin sedání roste se šířkou základu více než u písku, proto se základy umisťují do větších hloubek;

•na velikost sedání mají vliv tvar a rozměry základu: čím je základ větší, tím jeho vliv zasáhne do větší hloubky, a deformace je pak větší.

2.5Stabilizace zemin

Stabilizaci zemin je možno vysvětlit jako zlepšení fyzikálních vlastností zemin přímo na místě jejich uložení. Patří sem zhutňování zemin, jehož účelem je, aby stavby na nich postavené nesedaly po jejich dokončení. Jedná se o pracovní postup, při němž se zmenšují otvory a dutiny v zemině s co možná nejtěsnějším uložením zrn.

Pro představu uvádíme čtyři základní metody stabilizace zemin:

•stabilizace mísením dvou zemin, aby směs byla únosnější (např. hlína s pískem nebo hlína se štěrkem);

•stabilizace cementová pro zvětšení pevnosti, založená na mísení zeminy s cementem;

•mísení zeminy s asfaltem za účelem snížení její propustnosti;

•stabilizace chemická pro získání větší únosnosti, popř. i nepropustnosti – mísení zeminy s různými chemickými látkami.

3Příčiny poruch spodní stavby z hlediska geotechniky

Poruchy a chyby v podzákladí mohou vzniknout analogicky s poruchami v nadzemních konstrukcích, a to jak během jejich výstavby, tak na stavbách již dokončených. Tak jak voda budování staveb umožňuje (výroba malt, betonů, čištění, vlhčení apod.), stává se zároveň svým pronikáním do stavebních konstrukcí jejich nepřítelem. Účinkem vlhkosti se pomalu rozpadají stavební materiály, vlhkost je příčinou hniloby zabudovaných dřevěných konstrukcí a značně snižuje tepelněizolační vlastnosti zdiva.

3.1Příčiny poruch v podzákladí

V zakládání staveb i v nadzemních konstrukcích se mohou vyskytovat poruchy, které jsou způsobeny:

•velmi stlačitelnou zeminou v podzákladí;

•neúnosnou základovou půdou;

•sníženou únosností základové půdy v důsledku podmáčení nebo vyplavování jemných částeček zeminy;

•nedostatečným odvodněním staveniště, nedostatečně provedenou hydroizolací apod.

Na dokončených stavbách mohou poruchy navíc vzniknout v důsledku:

•dlouhodobé konsolidace zemin;

•dodatečného narušení rovnovážného stavu zemin;

•dodatečného zatížení statickým nebo dynamickým účinkem;

•odkrytí základu;

•dodatečných změn režimu spodních vod;

•mimořádných událostí (záplavy, zemětřesení a jiné přírodní katastrofy).

Typickými důsledky poruch v zakládání jsou:

•pohyb objektu jako celku přesahující dovolenou a přípustnou míru (pokles nebo pootočení, vychýlení od svislého směru, vodorovný posun) a ztráta nebo částečné snížení stability;

•nerovnoměrný pohyb objektu spojený se vznikem trhlin, které snižují užitkovou hodnotu stavby nebo zpětně negativně ovlivňují její stabilitu;

•zhoršení podmínek v místě styku objektu s podzemní vodou.

Často vznikají problémy zapříčiněné omezenými možnostmi geologického průzkumu staveniště, který zejména v členitých základových poměrech nemůže dostatečně vystihnout všechny příčiny ovlivňující přetvárné vlastnosti podloží stavby. Značně nepříznivé následky může mít i nekvalitní provádění stavebních a zemních prací, při nichž nebývají dodržena technologická pravidla. Toto se týká například ochrany zeminy v základové spáře, odvodnění staveniště, jakož i provádění polštářů, násypů apod.

3.2Poruchy základových konstrukcí

Znalost typických trhlin a jejich uspořádání (průběh) v nosných prvcích je důležitým pomocným prostředkem pro určení příčiny poruch a pro volbu správných sanačních opatření.

3.2.1Příklad sedání konstrukce

Každá základová zemina se vlivem působení zatížení stlačí. Velikost stlačení a časový průběh jsou závislé na složení zeminy a na jejích fyzikálně-mechanických vlastnostech. Kromě toho je zde potřeba zdůraznit, že velikost a průběh sedání ovlivňuje nejen spodní, ale i vrchní stavba.

Sednutím základové půdy dochází k poklesu základů budovy. Důsledkem jsou pak obvykle na zdivu nebo konstrukci charakteristické trhliny. Obecně lze říci, že trhliny jsou vrchem nakloněny na tu stranu, kde nastal pokles.

Obrázek 3.1 Průběh trhlin na fasádě v závislosti na poklesu podloží

3.2.2Příklad součtového zatížení

Jestliže se základy nacházejí blízko sebe, pak se zatížené oblasti zeminy překrývají, a dochází tak k tzv. součtovému zatížení, to znamená, že v podzákladí se sčítají účinky jednotlivých základů. Největší sednutí bude tam, kde se vyskytuje největší napětí zeminy.

S případem součtového zatížení se setkáváme často při dnešním zastavování proluk. Novostavba v proluce zatěžuje podzákladí nejen ve vlastním půdorysu, ale také v okolí, čímž způsobuje další sedání sousedních objektů, zejména nízkých, které jsou málo zatížené.

Účinky zatížení od novostavby na sousední nízké objekty jsou tím větší, čím větší je zatížení v základové spáře od novostavby. Toto sedání může být na stlačitelné zemině tak velké, že způsobuje obvykle na sousední nízké budově trhliny ve zdivu, nakosení okenních otvorů (zakřivení – zborcení rámů, porušování instalací, padání omítek) apod.

Obrázek 3.2 Vliv přitížení základové zeminy od nového objektu

3.2.3Příklad dodatečného přitížení

Provádí-li se u stávající budovy nástavba, zvyšuje se tím zatížení na základovou půdu, které způsobí sednutí stavby. K dodatečnému přitížení může dojít též tehdy, změní-li se v daném objektu prvotní podmínky tak, že dochází k podstatnému zvýšení užitného zatížení konstrukce.

Rozdíly v sednutí mohou být značné, zejména v případě, kdy je obvodové zdivo založeno na pásech, kdežto pilíře středních zdí jsou založeny na patkách. U pásů totiž dochází k většímu sednutí než u patek, jelikož pás roznáší zatížení prakticky jen na dvě strany, kdežto patka na všechny čtyři.

Nástavbou se přitíží stávající konstrukce, zejména u staveb nízkých, kde nově přistavěné podlaží představuje značnou část zatížení vzhledem k celkové hmotnosti konstrukce. U staveb vyšších představuje nástavba jednoho podlaží menší zatížení (přitížení) vzhledem k celkové hmotnosti původní stavby.

U jednopodlažního objektu představuje nástavba dalšího podlaží přitížení téměř o 100 %, u dvoupodlažního objektu až 33 %. U vyšších objektů nástavba dalších podlaží znamená přitížení, které není bezvýznamné, avšak procentuálně zásadně menší než u staveb s nižším počtem podlaží. Například u šestipodlažního objektu představuje nástavba přitížení o 14 %.

Obrázek 3.3 Vliv přitížení od nástavby

Z těchto úvah vyplývá, že přitížení stávajícího objektu jedním podlažím má tím větší význam, čím je objekt nižší (čím je menší počet podlaží), a naopak čím vyšší objekt je, tím menší vliv má nástavba na stávající konstrukci objektu.

Obrázek 3.4 Průběh napětí v zemině vlivem přitížení

3.2.4Vliv vnějšího zatížení na základové konstrukce

Vnější zatížení ovlivňující základové konstrukce lze reprezentovat především klimatickým zatížením, kam řadíme zatížení sněhem, námrazou, ledem, větrem atd. Toto nahodilé zatížení může v konstrukcích vyvodit dynamické silové nebo přetvárné účinky. Zatížení sněhem je odlišné pro osm sněhových oblastí v závislosti na jejich nadmořské výšce.

Obrázek 3.5 Příklad realizace nástavby

3.2.5Změna hladiny podzemní vody

Sníží-li se hladina podzemní vody, vznikne v půdě přitížení p = 0,01 MPa pro každý metr snížení podzemní vody. Hmotnost odvodněných vrstev se tudíž zvětší o vztlak, který zeminu předtím nadlehčoval. Objemová hmotnost zeminy nad vodou činí průměrně 20 kN/m^3, pod vodou pak jen polovinu, tj. 10 kN/m^3.

Vlivem snížení hladiny podzemní vody dozná konstrukce sednutí. Snížení hladiny má totiž takový účinek jako nové zatížení základu. Sednutí je tím větší, čím větší je pokles hladiny podzemní vody.

Hladinu podzemní vody je mnohdy potřeba snížit z důvodu provádění stavebních prací. Toto se obyčejně děje pomocí studní, kolem nichž se vytvoří tzv. depresní kužel. Vlivem snížení hladiny spodní vody se změní režim v základové půdě, dojde k přitížení konstrukce o vztlak, který zeminu nadlehčoval.

Jsou-li například studny, pomocí nichž se snižuje hladina podzemní vody, zřízeny v blízkosti stavby o větší půdorysné ploše po jejím obvodě, může dojít k tomu, že snížení hladiny podzemní vody bude v různých místech podzákladí různě velké. Nebude-li nízká stavba vhodným způsobem členěna na samostatné dilatační celky, mohou na ní případně vzniknout trhliny způsobené nestejnosměrným sedáním objektu.

Vážení čtenáři, právě jste dočetli ukázku z knihy Spodní stavba historických budov.
Pokud se Vám líbila, celou knihu si můžete zakoupit v našem e-shopu.