Obnova stropných konštrukcií

Drevené stropy prešli počas rôznych období zaujímavým konštrukčným vývojom. Vo svojej vrcholnej dobe sa používali najmä v uzavretej podobe (tzv. nemecké stropy), prípadne ako povalové nad posledným obytným podlažím alebo ako stropy s dvoma oddelenými časťami – nosnou časťou a samonosným podhľadom, ktorý eliminoval vplyv zmeny zaťaženia z hornej miestnosti na podhľad dolnej miestnosti. Záhlavia trámov sa zamurovávali do nosných stien alebo konzervovali konzervačnými látkami.

Od konca minulého storočia sa drevené trámy dopĺňali a následne nahrádzali liatinovými, oceľovými nosníkmi, postupne aj železobetónovými stropmi alebo keramickými sústavami. Výplne stropov sa tiež zmenili z pôvodných drevených konštrukcií, ktoré boli kombinované s násypmi, až po rôzne sústavy betónových, keramických a iných stropov. Železobetónové stropy sa na Slovensku začali realizovať až koncom 19. storočia. Spočiatku boli len akýmisi funkčnými kópiami drevených stropov. Zistiť ich skutočnú kvalitu (nosnosť) nie je však jednoduché, pretože pôvodná stavebná dokumentácia väčšinou neexistuje, a to aj napriek tomu, že v čase výstavby spomínaných domov sa už vyhotovovala na úrovni porovnateľnej s tou dnešnou. De­štruktívne skúšky sú však vylúčené a nedeštruktívne zvyčajne drahé. Tehlovo-oceľové (tzv. klenbičkové) stropy sa s obľubou používali najmä na prelome 19. a 20. storočia na prestropenie suterénov.

Poškodenia stropov

Drevené stropy sú často poškodené bio­logickými škodcami, čo však súvisí najmä s ich zavĺhaním. Voda sa do stropnej konštrukcie dostáva zatekaním z porušenej krytiny, z porušených obalových konštrukcií budovy, z porušených inštalácií, kondenzovaním vodných pár alebo kapilárnym vzlínaním v murive. Dôsledkom častého alebo dlhodobého zavĺhania drevenej stropnej konštrukcie nad určitou úrovňou (10 % objemovej hmotnosti dreva) (5) sa drevo vystavuje zvýšenému riziku infikovania biologickými škodcami (hmyzom, hubami), prípadne sa aktivizujú v ňom obsiahnuté infekcie. Drevené trámy sa tak vlhkosťou poškodia aj esteticky. Po vyschnutí sa na povrchu dreva buď objavia mapy, alebo sa na stropoch vyskytnú rôzne infekcie. Platí to aj pre oceľové trámy – najmä v podobe výskytu hrdze. Stropné konštrukcie v starších budovách majú okrem toho (existenciou prachových násypov) už vopred vytvorené predpoklady na dlhodobejšie udržanie získanej nežiaducej vlhkosti.

Na drevených, oceľových či keramických stropoch sa znížená únosnosť prejavuje predovšetkým zmenou tvaru – priehybmi, prípadne trhlinami. Pozdĺžne trhliny v drevených trámoch však nie sú signálom poruchy stability, iba sprievodným javom prirodzeného vysychania – zmrašťovania dreva. Rovnako aj malý priehyb trámov ešte nemusí znamenať havarijnú poruchu konštrukcie. Výskyt a mieru poškodenia tradičných stropných konštrukcií je zvyčajne ťažko určiť iba obhliadkou, pretože väčšina drevených stropov tvorí uzavreté konštrukčné systémy, z ktorých vidno len povrchy. Na určenie poruchy sa preto odporúča zrealizovať sondy. To znamená lokálne odstrániť omietky alebo podlahy, resp. násypy, prípadne navŕtať, alebo stropné konštrukcie preskúmať endoskopicky.

Priebežná ochrana stropov

Vhodným riešením ochrany stropných konštrukcií, najmä drevených, je vytvorenie takých podmienok, ktoré zamedzia zavĺhaniu či zatekaniu konštrukcií. Dôležité je dbať na to, aby sa priestory správne vetrali. Pri drevených stropných konštrukciách treba zabezpečiť aj suché uloženie zhlavia trámov do múrov. Drevené stropy musia zároveň umožňovať difúziu vodných pár, na čo treba pamätať najmä pri výmene (či údržbe) pôvodných podláh alebo podhľadov za nové, ktoré by mali byť paropriepustné.

Obnova a oprava stropov

Pri výmene stropných trámov treba najprv odstrániť podlahové dosky a špeciálny protipožiarny násyp, ktorý je vytvorený z odpadového materiálu (škvary, popola). Pri opravách klenbičkových stropných konštrukcií, ktoré sú zrealizované z viacerých klenieb (s malým rozpätím a vzopätím), opretých do oceľových profilov, môže po vybúraní jedného poľa prísť k posunutiu zostávajúcej konštrukcie na uvoľnené miesto. Z toho dôvodu sa odporúča oceľové nosníky pri uvoľnenom poli zaistiť proti posunutiu alebo rozoberať tak, aby sa všetky polia odstraňovali (v menších pracovných záberoch) viac-menej naraz.

Ak sa vymieňajú podlahové vrstvy, je zvyčajne nemožné vyhnúť sa poškodeniu podhľadu stropnej konštrukcie pod nimi. Odľahčený strop si totiž vyrovná predchádzajúcu deformáciu, čo vedie k popraskaniu omietky podhľadu, odtrhnutiu kútov alebo vytvoreniu fabiónov podhľadu – obzvlášť v strede stropu. Deformáciu možno po opätovnom priťažení stropu novým zásypom vyrovnať, ale poškodenia je potrebné zvlášť opraviť. Pri použití perlitového betónu treba upozorniť na jeho pomalé vysúšanie, najmä ak sa zhotovuje vo veľkých hrúbkach. Problémy tiež spôsobuje nedostatočná technologická disciplína pri jeho realizácii, ak sa do zmesi pre jednoduchšie spracovanie pridáva nadmerné množstvo zámesovej vody. Dlhodobo vlhký perlitový betón je pre drevené stropné konštrukcie nebezpečný.

Oprava poškodených stropných trámov

Renovácie trámov stropných konštrukcií možno realizovať – najmä podložením alebo podoprením, zosilnením, protézovaním, podvesením, injektovaním, spriahnutím, výmenou a vložením.

Pri použití technológie podoprenia sa zaťaženia z poškodených zhlaví trámov prenášajú na dodatočne zhotovené jednotlivé alebo priebežné priečne konzoly z ocele, kameňa, betónu alebo z dreva. V niektorých prípadoch, najmä pri rekonštrukciách pamiatkových budov, sa toto riešenie neodporúča z dôvodu vnášania nových pohľadových prvkov do interiéru. Pri realizácii sa do stien (pod úroveň pôvodných trámov) osadia konzoly, ktoré možno nahradiť aj priebežným pozdĺžnym trámom. Na takto pripravený podklad sa uložia skrátené stropné trámy.

Týmto spôsobom možno sanovať nielen viaceré poškodené trámy vedľa seba, ale aj jednotlivé poškodené trámy. Zvláštnym riešením sanovania poškodených zhlaví drevených trámov, pri ktorom sa iba minimálne zasahuje do pôvodnej hmoty dreva, je ich spevnenie uložením na priestorovú podpornú (napr. oceľovú) konštrukciu. Tá sa ukotví do muriva a časťou vyloženou do miestnosti podopiera poškodený trám. Tento spôsob je citlivý k pôvodnému drevenému trámu a umožňuje ho zachovať aj v značnom stupni poškodenia (po umŕtvení prípadnej infekcie). Metóda je však pre svoju komplikovanosť vhodná najmä pre zvlášť hodnotné drevené trámy (napr. veľmi staré trámy – gotické, románske alebo trámy dekorované rezbami, alebo maľbou).

Pri protézovaní trámov ide o náhradu poškodenej časti drevenej hmoty novou, a to len v rozsahu poškodenia, bez ohľadu na to, kde sa nachádza. Poškodenú hmotu treba odstrániť tak, aby vznikla plocha, o ktorú sa nová časť (protéza) oprie. Vznikne tak tlakovo istený spoj nového trámu so starým. Z tohto dôvodu rez neprechádza priamo cez trám, ale zalomene (šikmo). Protézovať možno trámy na ich koncoch alebo kdekoľvek v ich dĺžke.

Spevnenie alebo stuženie trámov a stropov

Technológie spevnenia alebo stuženia stropných trámov sú založené na zväčšení ich pôvodného prierezu príložkami (drevenými, oceľovými). Tie sa k trámom pripevňujú tesárskymi spojmi, svorníkmi, zvarmi alebo pridaním kovových napínaných ťahadiel (železných, oceľových). Ak sú príložky zakotvené do zvislých nosných konštrukcií, znižujú priehyb a zvyšujú únosnosť stropných trámov, ide o technológiu spevňovania. V prípade, že príložky nie sú zakotvené do nosných stien, možno hovoriť o stužovaní. Trámy tak zvyšujú svoju tuhosť, ale mierne znižujú nosnosť (po odpočítaní záťaže z príložiek). Tieto spôsoby opravy stropov šetria pôvodné konštrukcie i náklady a možno ich použiť, najmä ak sú ostatné časti ošetrovanej konštrukcie vo vyhovujúcom stave. Takisto sú vhodné aj pre opravy stropov pamiatkových budov (sú reverzibilné). V prípade, že sú pekne remeselne spracované, možno ich použiť aj pri pohľadovo vystavených trámoch.

Spevňovanie drevnej hmoty spočíva vo vypĺňaní voľných a rozrušených priestorov v jej vnútri náhradnou látkou, ktorá zlepšuje mechanické vlastnosti dreva.  Tieto spevňovacie látky sa vyrábajú na báze epoxidových živíc alebo polyuretánov a možno ich nanášať na drevo nalievaním, nanášaním, nátermi, injektážou, infúziou a pod. Dôležité je, aby nemenili vzhľad dreva, zachovávali jeho pôvodný lesk, mat, či polomat. Drevo musí byť takisto po spevnení tesársky, stolársky a rezbársky opracovateľné a možno ho spájať tradičnými spôsobmi.
V prípade, že spevňovacia látka počas tvrdnutia zväčší svoj objem, spôsobí to trhanie štruktúry dreva.

Pri pamiatkovej konštrukcii, ktorá je výtvarne upravená, je dôležité, aby použitá látka bola z dreva odstrániteľná – hoci pri konštrukcii, ktorá je rozrušením drevnej hmoty ťažko poškodená,  je túto požiadavku zložité, až nemožné splniť.  Odporúča sa, najmä ak sa pracuje s novou látkou, vyskúšať si jej účinok na vzorke dreva. Poškodené trámy sa môžu spevniť nielen vsiaknutou látkou, ale do vyvŕtaných kanálov možno vložiť a zaliať aj plastové alebo oceľové tyče. Niekedy možno takto ošetriť aj poškodené zhlavia trámov, ktoré potom netreba vymieňať. Keďže táto technológia je pomerne nákladná, je vhodná najmä na sanáciu hodnotných historických stropov pamiatkových budov.

Špecifickým spôsobom spevnenia a stuženia drevených stropov je technológia spriahnutých stropov, ktorá vytvára konštrukciu spojenú z viacerých vrstiev samostatných konštrukcií, alebo materiálov (z dreva, ocele, betónu a pod.). Spriahnuté drevo-betónové stropy sa realizujú sa tak, že drevená stropná konštrukcia sa zvrchu odhalí a očistí. Do stropných trámov sa v pravidelných rozstupoch predvŕtajú otvory na oceľové klince. Následne sa klince  zatĺkajú tak, aby vytŕčali približne 4 cm z trámov. Na strop sa uloží oceľová sieť, ktorá sa ku klincom nepripevňuje. Celok sa zaleje betónovou zmesou hrubou asi 6 cm, ktorá po zatvrdnutí vytvorí vrchnú vrstvu stropu. Táto technológia je vhodná najmä na povalovú stropnú konštrukciu, no možno ju použiť aj na zosilnenie bežnej drevenej stropnej konštrukcie. Ak sa spriahnutý strop obloží zospodu protipožiarnymi dos­kami, zvýši sa odolnosť celej konštrukcie proti požiaru. Táto technológia je však z pamiatkového hľadiska diskutabilná. Stropné trámy je tiež možné posilniť spriahnutím so zosilneným záklopom. V podstate akoby sa tak vytvoril nosník tvaru T. Dosky záklopu možno uložiť vo dvoch navzájom prekrížených vrstvách, umiestnených voči nosníku uhlopriečne.

Výmena násypových a zásypových vrstiev

Zásypové vrstvy umiestnené medzi trámami sú súčasťou nosnej sústavy stropnej konštrukcie.  V prípade, že sú umiestnené na stropoch (nad vrchným záklopom) vytvárajú vrstvy podlahy. Starý násyp v stropnej konštrukcii môže byť zo súčasného hľadiska nevyhovujúci. V minulosti sa totiž na jeho zhotovenie používal čistý hrubozrnný (pražený) piesok (1), suchá pražená vápenná stavebná sutina, odpad z roztlčených tehál alebo čistá, suchá a dobre vypálená škvara. Škvara môže byť do určitej miery rádioaktívna a v stavebnej sutine sa mohli navlhnutím rozmnožiť škodlivé mikroorganizmy (plesne či huby).

To znamená, že v súčasnosti sa na miesto pôvodného zásypu umiestňuje nový perlitový alebo liaporový. V prípade, že sú jeho zrná jemné – prachové, treba ho nasypať do vriec. Tieto perlitové a liaporové zásypy sú chemicky inertné, nehorľavé, objemovo stále materiály. Odolávajú rôznym infekciám či škodcom a majú dobré tepelnoizolačné vlastnosti. Pod násyp treba vložiť zvukovoizolačnú vrstvu z pochôdznej izolačnej látky (napr. stuženej peny). Odporúča sa ju uložiť aj zvislo okolo stien, tak aby vytvorila tzv. bazén pre nový zásyp (bazén zabezpečí oddelenie podlahy od stien, a tak prípadný zvukový most v strope).

Násyp, resp. vrchné časti stropu, možno nahradiť aj ľahčeným betónom, ktorého plnivo tvorí umelé kamenivo z expandovaných prírodných surovín. Piesok ako plnivo sa do perlitového betónu nepoužíva. Celkové množstvo vody potrebné na 1 m³ ľahčeného betónu sa pre jednotlivé druhy betónov pohybuje v rozmedzí od 350 do 440 l. Nedostatok vody spôsobuje zníženie pevnosti hotového betónu a jej nadbytok zväčšuje výskyt trhliniek. Výhodou tejto technológie je bezprašnosť konštrukcie, nevýhodou zasa mokrý technologický proces. Keďže dnes bežne používané podlahové materiály môžu byť ľahšie ako pôvodné, možno počítať so zníženým priehybom stropu oproti pôvodnému.

Ing. Oto Makýš, PhD.
Foto: autor

Autor je pedagógom na katedre technológií stavieb Stavebnej fakulty STU v Bratislave. Profesijne sa zameriava na záchranu a obnovu pamiatkových budov na Slovensku aj v zahraničí.

Literatúra:
(1)    Kohout, J. – Tobek, A. – Barták, K. (1998): Zednictví. Tradice z pohledu dneška. Praha: Grada Publishing, 224 s..
(2)    Kyš, K. (1979): Stropy při rekonstrukcích budov. Praha: VÚPS, 129 s.
(3)    Makýš, O. (2000): Rekonštrukcie stavieb – technológie, Bratislava: Jaga group, 175 s.
(4)    Makýš, O. (2004): Technologie renovace budov, Bratislava: Jaga group, 262 s.
(5)    Žák, J. – Reinprecht, L. (1998): Ochrana dřeva ve stavbě. Praha: ABF/Arch.