Informace výrobců

Jak na sokly se zdivem Porotherm

Často slýchávám otázky na možnost vykonzolování soklů včetně požadavku na posouzení. Bohužel, Eurokód 6: Navrhování zděných konstrukcí – Část 1-1: Obecná pravidla pro vyztužené a nevyztužené zděné konstrukce (EC6) se touto otázkou nezabývá, lépe řečeno se jí pro složitost pórovitých materiálů vyhýbá. Proto nelze v současnosti komplexně „sokl“ posoudit. 

Je pravda, že se občas objeví posudky na únosnost soklového zdiva. Statik však ve skutečnosti posoudí stěnu odpovídající tloušťce první řady cihel. Vliv převislé části zohlední přidáním excentricity definované vzdáleností os vykonzolovaného zdiva a první řady. Součástí bývá i doporučení, aby cihelné bloky spodní (a tím i „tenčí“) řady měly pokud možno vyšší pevnost. Tímto výpočtem lze určit klasickou únosnost zdiva, nikoliv však chování vykonzolované části.
Ve skutečnosti je totiž vše jinak. K prvnímu porušení dojde vždy na hraně, a to u horní, tj. širší cihly.

Vzorek po destrukci – spodníobr.-2 105178

Viděl jsem desítky zkoušek včetně fotografií a naměřených hodnot a vždy došlo napřed k porušení horního cihelného bloku a teprve potom k rozdrcení spodní cihly (pokud k ní vůbec došlo – obr. 1). EC 6 problematiku vykonzolovaného zdiva nezmiňuje ani v připravované revizi, a proto lze chování soklového zdiva určit jedině na základě zkoušek v akreditovaných zkušebnách. A protože jde o poměrně finančně náročné zkoušky, nelze se lehce dostat k výsledkům zkoušek v dostatečném množství pro vypracování metodiky. A popravdě řečeno, vzhledem k rozmanitosti kvality a typů zdicích bloků, a z toho důvodu i odlišného chování, ji asi ani není možné definovat. Ostatně v tabulce (tab. 1) jsou vidět zcela rozdílné naměřené hodnoty mezi běžným tepelněizolačním zdivem a řadou Porotherm T Profi. Při zkouškách byly testovány i bloky z pórobetonu a dosažené výsledky byly prakticky shodné s běžným tepelněizolačním zdivem s tenkými lamelami.

Použití 12cm vyloženíVykonzolovaný cihelný blok 44 T Profi o cca 23 cm

Na základě vyhodnocení řady zkoušek v SRN, Rakousku i v Česku se jedná jednoznačně o smykové porušení na rozhraní spodní (tenké) a horní cihly (obr. 9). A paradoxně je proto důležitější pevnost horní cihly, a nikoliv spodní. Lze to předpokládat i bez výsledků zkoušek – pro „běžnou tlakovou“ únosnost je rozhodující napětí v kontaktní spáře a ta je shodná pro spodní i horní cihlu, navíc obvodový rámeček spodního bloku bývá tužší než vnitřní lamely. Co se týče EC6 – zmínka o soklovém zdivu (platí ale i v úrovni stropu) je v rakouské ÖNORM B 1996-3 (3. díl EC6). Zde je definováno maximální vyložení zdiva hodnotou 12 cm při minimálním uložení stropu 15 cm (obr. 2).

Jak jsem zjistil, kolegové v Rakousku berou těchto 12 cm jako povolenou hodnotu a vcelku bez obav ji používají i u bytových domů (obr. 3). Na mou poznámku, že „maximálně 12 cm“ neznamená „lze bez omezení do 12 cm“, neměli odpověď. Dovoluji si však upozornit, že zde již není několik let touha po u nás bohužel stále oblíbené kombinaci „minimum zdiva a maximum tepelné izolace“ a zdivo má na západ a jih od nás tradiční běžné rozměry (na fotografii obr. 3 je použit cihelný blok 50T Profi). A tím i větší tlačenou plochu a tomu odpovídající při stejném zatížení menší napětí. Co se týče omezení vyložení na 12 cm, osobně bych se přimlouval za vložení této podmínky i do české EC6. A že u nás najdeme firmy, jejichž sebedůvěra v tom nemá hranic, je zřejmé z fotografie (obr. 4) – zde stavební firma svévolně vynechala projektovaný roletový překlad PTH Vario UNI s tím, že se to nějak „udělá“ (termín „nějak se to udělá“ se též bohužel objevuje i u projektantů). Možná se k této stavbě plné svévolných a dalších statiku ohrožujících vylepšení od zkušených „praktiků“ ještě vrátím v některém dalším článku, protože toto vylepšení „roletové schránky“ je zde oproti jiným vylepšením jen drobností k zasmání (či k pláči?).

Využití keramikyobr.-5-1 105182

Z výše popsaného je zřejmé, že pro odolnost proti usmyknutí vykonzolované části je rozhodující smykové napětí v lamelách horní cihly na hraně soklu. A to je samozřejmě přímo úměrné tlakovému napětí v kritickém místě na rozhraní horní a dolní cihly. Z toho vycházejí velmi výhodně cihly s větší plochou přenášející tlak (větší plocha = menší tlak). Zvětšení kontaktní plochy přenášející tlak lze dosáhnout prostým použitím tlustší cihly (silnější nosná část stěny) nebo změnou typu zdiva. Zatímco u běžných tepelněizolačních bloků s jemnými lamelami přenáší tlak cca 62 % plochy zdiva (kontaktní plocha keramiky na keramiku – zbytek keramiky se míjí), u zdiva Porotherm T Profi je to 82 % plochy (obr. 5). Je to dáno „brutálními“ podélnými žebry, která jsou přesně nad sebou, a pro přenos tlaku tak zůstávají vyloučena pouze příčná žebra. Mimochodem – právě pouze částečné propojení cihelných bloků přes malé kontaktní plochy způsobuje rozdíl mezi pevností cihelného bloku (např. P8 značí hodnotu dosažené pevnosti v tlaku v lisu, kde je rovnými plechy zabezpečeno plné „využití“ veškeré keramiky) a charakteristickou pevností fk (odpovídá faktické únosnosti cihelných bloků zabudovaných ve stěně zohledňující skutečnou kontaktní plochu mezi cihlami).

Kontakt tenkých lamel s Porotherm T Profi

Pro porovnání chování různých typů cihelných bloků jsme provedli ve spolupráci s ČVUT sérii zkoušek (obr. 6). Při testování ve zkušebně ČVUT jsme měřili hodnoty únosnosti pro různé druhy zdiva. „Únosnosti“ jsme zde vlastně zjišťovali dvě – jako první naměřenou sílu při vzniku trhliny (obr. 9 vlevo), jako druhou hodnotu pak při zhroucení vzorku (obr. 1 – dále crash).

Schematické řezy vzorků

Již při dřívějších zkouškách bylo zjištěno, že i běžné cihelné bloky s tenkými lamelami vykazují zlepšení smykové únosnosti při uložení na zdivo z Porotherm T Profi. Přisuzuji to skutečnosti, že na smykové hraně přenášejí smykové zatížení všechny lamely horního cihelného bloku – všechny jsou totiž v plnoplošném kontaktu přes nepřerušenou plochu masivního 20mm obvodového žebra spodního cihelného bloku (obr. 7). Tím je dosaženo zapojení všech svislých lamel na hraně při přenášení smykové síly. Proto pro všechny typy zkušebních vzorků (obr. 8) byly ve spodní řadě použity bloky 38T Profi. Tím bylo dosaženo i objektivního vyhodnocení chování různých cihelných bloků a případných úprav.

Cílem testů bylo kromě jiného i prověřit možnost zvýšení smykové únosnosti pomocí hmoždinek (na principu hmoždinkového efektu u železobetonových konstrukcí, tj. stažení keramiky či betonu v místě trhliny a tím omezení porušení a posunu materiálu podél spáry). Kromě toho jsme zkoušeli zvýšit únosnost u cihelných bloků TB Profi probetonováním prvních dvou dutin (schéma zkoušek obr. 8). 

U každého vzorku byly provedeny tři zkoušky a z průměrných naměřených hodnot je sestavena tabulka tab. 1. V tabulce jsou procentuálně vyjádřeny dosažené hodnoty vztažené k nejméně únosné variantě zkoušených vzorků. Ta byla potvrzena v očekávané variantě klasický cihelný blok (jemné lamely). Nejnižší hodnoty jsou v červeném poli, nejvyšší v poli zeleném. U každé varianty jsou uvedeny dvě hodnoty. Sloupec označený „trhlina“ odpovídá vzniku první smykové trhliny (obr. 9 levý vzorek), sloupec „crash“ zhroucení celého pilíře (obr. 1). Procentuální hodnoty lze porovnávat pouze vzájemně, tj. trhliny k trhlinám a crash ku crash. Zřejmé je to u kombinace 44 PTH Profi na 38 TB Profi + HMOŽDINKY, kde hodnota „trhlina“ (137 %) je vyšší než „crash“ (117 %). Pokud by hodnoty vyjadřovaly síly, znamenalo by to, že trhliny vzniknou až po destrukci vzorku.

Tyto hodnoty je třeba číst tak, že první trhlina se objeví až po dosažení 137 % síly u nejmenší naměřené kombinace cihelných bloků – tyto hodnoty jsou v červených políčkách. Z těchto hodnot lze pak definovat fakt, že na zvýšení únosnosti se hmoždinka projeví pouhými 17 %, zatímco z hlediska oddálení vzniku trhlin se zvýší o 37 % (obr. 10). Zelená políčka jsou u nejvyšších naměřených hodnot. Z naměřených hodnot je zřejmé, že nejnižší únosnost na obě hodnoty byla naměřena při použití klasických cihelných bloků s tenkými lamelami bez úprav. Jak již bylo výše napsáno, při použití hmoždinek dojde k výraznému oddálení vzniku trhlin (o 37 %) a nárůstu únosnosti o 17 %, což samozřejmě může být někdy příjemné vylepšení (obr. 10).

Co se týče variant u bloků Porotherm TB Profi, překvapivě zde vzorky s hmoždinkami vykazovaly nejhorší hodnoty při vzniku trhlin. Jako nejodolnější se jeví základní varianta bez jakýchkoliv úprav. Domnívám se, že to může být způsobeno narušením struktury při provrtávání žeber s následným dotahováním a tím i rozpínáním hmoždinky. Co se týče únosnosti (crash) lze konstatovat, že pro Porotherm TB Profi je prakticky shodná pro všechny varianty (bez úprav / s hmoždinkou / s vybetonováním dutin).

Co je také z výsledků zřejmé, při použití Porotherm TB Profi bez úprav dosahujeme prakticky dvojnásobného zatížení před vznikem trhlin a trojnásobného při destrukci vzorku oproti klasickému tepelněizolačnímu zdivu. To však není překvapivé – je to dáno intenzivním „spolupůsobením“ všech vrstev pilíře přes podélná brutální žebra. Tím lze předpokládat i spolupůsobení po výšce všech příčných „smykových“ žeber. Naopak u běžných cihelných bloků dochází k postupnému odlupování po vrstvách, protože lamely na sebe plynule nenavazují, a tím si ani „nepomáhají“ (obr. 9). Při použití hmoždinek dojde ke zlepšení odolnosti proti odtržení, a to dokonce až do extrému, kdy odpadnou cihly nad cihlou s hmoždinkou (obr. 10).

Z výše uvedeného je zřejmé, že zdivo Porotherm T Profi svou konstrukcí představuje pro statika konečně opravdu nosné tepelněizolační zdivo. Charakteristická pevnost řady T Profi dosahuje při pevnosti v tlaku P8 hodnot běžného tepelněizolačního zdiva P14 (fk = 3,5 MPa). A protože při použití zdiva T Profi Dryfix zde vzniká velká kontaktní plocha i pro tuto pěnu (nanáší se přímo na žebra), dochází zde k minimálnímu snížení únosnosti – fk = 3,3 MPa! U řady TB Profi se dokonce pohybujeme na úrovni akustických cihel – při P10 je fk = 4,1 MPa (odpovídá P19 u běžných cihelných bloků). Takové tepelněizolační zdivo tradičního typu samozřejmě neexistuje.

Tato řada Porotherm TB Profi byla vyvinuta především pro vícepodlažní budovy. Zde se ale opět objevují soklové detaily, a to vždy v úrovni stropu z důvodu zateplení. Bohužel řada projektantů, často zejména ti, kteří mají jinak strach z běžného soklu, si to neuvědomí a bez jakékoliv soudnosti běžně zateplují i 20 cm (zlatých 12 cm v rakouské ÖNORM B 19963). Takovéto „přeříznutí“ stěny samozřejmě výrazně změní statické schéma v neprospěch únosnosti.

Kromě toho se vynoří otázka, zda lze potom použít zjednodušenou metodu posouzení zdiva dle 3. dílu EC6 (podmínka „stěny jsou ve svislém směru souosé po celé výšce“). I pro eliminaci tohoto problému byl vyvinut cihelný blok Porotherm 20T Profi jako nosná tepelněizolační věncovka (obr. 11). Z obr. 12, kde je jako věncovka použit, je zřejmé, že podélná žebra na sebe navazují a stěna pak působí zcela kompaktně – všechna žebra jsou ve vzájemném kontaktu buď napřímo, či přes železobetonový strop. Přestože tato věncovka již sama splňuje normované tepelněizolační požadavky, na obr. 12 je za 20T Profi vložen ještě 20mm izolant – z hlediska statiky může být průběžně vložen dokonce i 40 mm tlustý izolant.

Podélná žebra, která přenášejí zatížení, totiž budou i tak plně využita – vložená izolace probíhá mimo ně. Použití věncovky Porotherm 20T Profi je vhodné pro všechny stavby, např. rodinné domky. Zde může sloužit i jako poměrně stabilní bednění v úrovni stropu. Ale nejedná se o cihelný blok určený jen na věncovky. Lze ho samozřejmě použít i na vyzdívky či doplnění jiných konstrukčních prvků (obr. 13). Zde kombinací optimálních statických a tepelněizolačních vlastností je vhodně doplněn překlad pro zdivo PTH 44T Profi s roletovou schránkou PTH Vario UNI.

Závěrem bych chtěl konstatovat, že při návrhu běžného rodinného domku s běžným zatížením na nezateplené zdivo (tj. normální tloušťky nosných stěn) do dvou podlaží s obvyklým rozpětím stropů není důvod se průměrným přesahem zdiva hlouběji zabývat. Paušální používání pravidla 1/6 já osobně odmítám, jde o pravidlo staré již více jak 100 let a při dimenzi současných konstrukcí v kombinaci s touhou zateplit „co to jde, hlava nehlava“ to podle mého názoru již paušálně uvažovat nelze. Samozřejmě, při větším zatížení je užitečné zamyslet se nad volbou vhodného materiálu. Doufám, že výše popsané zkušenosti vám v tom budou nápomocny.

IVO PETRÁŠEK, Statik firmy Wienerberger, s. r. o.